本发明专利技术提出一种基于微波频率梳的宽带、实时微波信号实时频率测量装置和方法，该装置利用微波频率梳生成模块生成频率间隔可调、单根梳齿幅度可控的微波频率梳作为受激布里渊散射效应中的泵浦信号，利用受激布里渊散射效应的增益谱与衰减谱的同时作用于已知带宽和频率的扫频信号，实现增益与频率的映射关系，该方案可以实时的对待测信号的频率进行测量，并且由于增益与衰减的比值关系，可以消除待测信号功率起伏对测量精度的影响。号功率起伏对测量精度的影响。号功率起伏对测量精度的影响。
【技术实现步骤摘要】
基于微波频率梳的宽带、实时微波光子频率测量装置及方法
[0001]本专利技术涉及宽带微波光子频率测量系统，具体是一种基于微波频率梳的宽带、实时微波光子频率测量装置及方法。
技术介绍
[0002]电子侦察主要目的是获取敌方电磁辐射信号的频率、功率、调制、方向和距离等信息，并对敌方目标进行识别、分析和定位，为占据军事非对称优势提供重要情报支持。其中电磁辐射信号的频率信息至关重要，是决定能否成功夺取制电磁权的首要因素。因此，用于侦获电磁辐射信号频率信息的瞬时频率测量技术被视为电子战的“眼睛”和“耳朵”。随着战场电磁环境变得更加密集、复杂和捷变。具备更宽工作带宽、更快响应速度以及能够探测更多信号类型的瞬时频率测量技术至关重要。此外，瞬时频率测量技术在高分辨率传感、高速通信、太空探测以及搜索靶标导航等民用领域也具有重要应用。
[0003]当前瞬时频率测量主要采用混频或信道化接收等电子技术来实现，具有高分辨率和高灵活性特征，但受电子器件带宽瓶颈限制，存在频带范围窄、瞬时带宽小、抗电磁干扰能力差等缺点。且目前主要通过牺牲硬件、计算或时间资源来换取高精度，给系统体积、成本和功耗带来挑战。相比之下，基于微波光子技术的瞬时频率测量技术将微波技术精细灵活与光子技术高速宽带有机结合，具有频带范围宽、带宽潜力大、功耗低及抗电磁干扰能力强等优点，能够满足现代化电子战争的需求。龙鑫等【Xin Long,Weiwen Zou,and Jianping Chen,“Broadband instantaneous frequency measurement based on stimulated Brillouin scattering,”Optics Express,vol.25,no.3,pp.2206
‑
2214,2017.】提出了一种基于受激布里渊散射的瞬时频率测量方法，实现了对宽带微波信号的瞬时频率测量。然而，该方法没有解决实时测量的问题，不适用于电子战等需要对敌方微波信号进行实时截取和处理，进而需要马上采取相应的干扰和打击等措施的应用。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于针对现有微波光子测频技术的不足，提出一种基于微波频率梳的宽带微波信号实时频率测量装置和方法，该装置利用微波频率梳生成模块生成频率间隔可调、单根梳齿幅度可控的微波频率梳作为受激布里渊散射效应中的泵浦信号，利用受激布里渊散射效应的增益谱与衰减谱同时作用于已知带宽和频率的扫频信号，实现布里渊增益与频率的映射关系，得到增益与频率的变化曲线(即ACF曲线)，然后借助该ACF曲线实现对待测信号的测量，该方案在获得ACF曲线后，可以实时的对待测信号的频率进行测量，并且由于增益与衰减的比值关系，可以消除待测信号功率起伏对测量精度的影响。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于微波频率梳的宽带、实时微波光子频率测量装置，其特点在于包括光源模块，第一光功分模块、第二光功分模块，第一偏振控制模块、第二偏振控制模块、第三偏振控制模块、第四偏振控制模块、第一光电调制模块、第二光电调制模块、第一光放大模块、第
二光放大模块、第一环形器模块、第二环形器模块、第一探测模块、第二探测模块、光纤、第一光滤波模块、第二光滤波模块、数字信号处理模块和微波频率梳信号产生模块；
[0007]所述光源模块的输出端与所述的第一光功分模块的输入端相连，该第一光功分模块的第一输出端与所述的第一偏振控制模块的输入端相连，该第一偏振控制模块的输出端与所述的第一光电调制模块的输入端相连，该第一光电调制模块的输出端与所述的第一光放大模块的输入端相连，该第一光放大模块的输出端与所述的第二偏振控制模块的输入端相连，该第二偏振控制模块的输出端与所述的第一环形器模块的1端口相连，该第一环形器模块的2端口与光纤的一端相连，所述的第一光功分模块的第二输出端与所述的第三偏振控制模块的输入端相连，该第三偏振控制模块的输出端与所述的第二光电调制模块的的输入端相连，该第二光电调制模块的输出端与所述的第二光放大模块的输入端相连，该第二光放大模块的输出端与所述的第四偏振控制模块的输入端相连，该第四偏振控制模块(11)的输出端与所述的第二环形器模块的1端口相连，该第二环形器模块的2端口与光纤的另一端相连；
[0008]所述的第二环形器模块的3端口与所述的第二光功分模块的输入端口相连，该第二光功分模块的输出端分别与所述的第一光滤波模块和第二光滤波模块的输入端相连，所述的第一光滤波模块的输出端经第一探测模块与数字信号处理模块的第一输入端相连，所述的第二光滤波模块的输出端经第二探测模块与数字信号处理模块的第二输入端相连；
[0009]所述的微波频率梳产生模块的输出端与光电调制模块的射频信号输入端相连；该微波频率梳产生模块生成的频率梳满足频率间隔可调谐，单根梳齿幅度可调谐；
[0010]所述的第一环形器模块的3端口与光谱仪或探测仪相连，在初次设置时用以观测泵浦光和探测光的频谱情况。
[0011]一种如上述基于微波频率梳的宽带、实时微波光子频率测量装置的测量方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：
[0012]步骤1.由光源模块输出光信号经第一光功分模块分为上下二路，即泵浦光信号和探测光信号；
[0013]步骤2.由微波频率梳产生模块的1通道产生的频率间隔小于所述光纤的布里渊增益谱(BGS)线宽、幅度单调变化的微波频率梳信号，通过第一光电调制模块加载到由所述的光源模块产生的泵浦光信号上；经所述的第一光放大模块放大，通过所述的第二偏振控制模块进行偏振态控制后，经由第一环形器模块的1端口进入、2端口输出至光纤的一端；
[0014]步骤3.由微波频率梳产生模块的2通道产生的带宽大于待测信号带宽且小于布里渊频移(BFS)、载频等于布里渊频移的线性调频信号，通过第二光电调制模块加载到由光源模块产生的探测光信号上；经所述的第二光放大模块放大，通过所述的第四偏振控制模块进行偏振态控制后，经由第二环形器模块的1端口进入、2端口输出至光纤的另一端；
[0015]步骤4.经调制偏振态后的泵浦光信号和探测光信号在光纤中发生受激布里渊散射效应，探测光频谱中的低频分量被放大，高频分量被衰减；
[0016]步骤5.由第二环形器模块的3端口输出的被增益和衰减的探测光信号经过第二光功分模块分为两路，一路通过第一光滤波模块滤出被增益放大的低频段信号，经第一探测模块得到电信号，并输入至数字信号处理模块；另一路通过第二光滤波模块滤出被衰减减小的高频段信号，经第二探测模块得到电信号，并输入至数字信号处理模块。
[0017]步骤6.所述的数字信号处理模块进行点对点比值处理，得到增益与频率的映射关系曲线(ACF)；
[0018]步骤7.将所述的线性调频信号替换为待测微波信号进入第二光电调制模块，重复步骤4
‑
7，得到的增益与ACF曲线进行比对得到待测信号的频率。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：实时的测量接收到的待测频率信本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于微波频率梳的宽带、实时微波光子频率测量装置，其特征在于包括光源模块(1)，第一光功分模块(2)、第二光功分模块(14)，第一偏振控制模块(3)、第二偏振控制模块(6)、第三偏振控制模块(8)、第四偏振控制模块(11)、第一光电调制模块(4)、第二光电调制模块(9)、第一光放大模块(5)、第二光放大模块(10)、第一环形器模块(7)、第二环形器模块(12)、第一探测模块(16)、第二探测模块(18)、光纤(13)、第一光滤波模块(15)、第二光滤波模块(17)、数字信号处理模块(19)和微波频率梳信号产生模块(20)；所述光源模块(1)的输出端与所述的第一光功分模块(2)的输入端相连，该第一光功分模块(2)的第一输出端与所述的第一偏振控制模块(3)的输入端相连，该第一偏振控制模块(3)的输出端与所述的第一光电调制模块(4)的输入端相连，该第一光电调制模块(4)的输出端与所述的第一光放大模块(5)的输入端相连，该第一光放大模块(5)的输出端与所述的第二偏振控制模块(6)的输入端相连，该第二偏振控制模块(6)的输出端与所述的第一环形器模块(7)的1端口相连，该第一环形器模块(7)的2端口与光纤(13)的一端相连，所述的第一光功分模块(2)的第二输出端与所述的第三偏振控制模块(8)的输入端相连，该第三偏振控制模块(8)的输出端与所述的第二光电调制模块的(9)的输入端相连，该第二光电调制模块(9)的输出端与所述的第二光放大模块(10)的输入端相连，该第二光放大模块(10)的输出端与所述的第四偏振控制模块(11)的输入端相连，该第四偏振控制模块(11)的输出端与所述的第二环形器模块(12)的1端口相连，该第二环形器模块(12)的2端口与光纤(13)的另一端相连；所述的第二环形器模块(12)的3端口与所述的第二光功分模块(14)的输入端口相连，该第二光功分模块(14)的输出端分别与所述的第一光滤波模块(15)和第二光滤波模块(17)的输入端相连，所述的第一光滤波模块(15)的输出端经第一探测模块(16)与数字信号处理模块(19)的第一输入端相连，所述的第二光滤波模块(17)的输出端经第二探测模块(18)与数字信号处理模块(19)的第二输入端相连；所述的微波频率梳产生模块(20)的1通道输出端与第一光电调制模块(4)的射频信号输入端相连，所述的微波频率梳产生模块(20)的2通道...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杏，王鑫，杨涌澜，徐雨秋，邓晓，陈建平，邹卫文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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