一种射频信号的频率测量系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种射频信号的频率测量系统及方法，其中频率测量系统，包括：磁场源模块、光源模块、激发模块、CMOS相机和信号处理模块；磁场源模块用于产生磁场；激发模块设置于磁场内；激发模块设置在光源模块的输出光路上；CMOS相机设置在激发模块的输出光路上；CMOS相机和信号处理模块连接；光源模块用于发出激光；CMOS相机用于捕捉激光进入施加有待测射频信号的激发模块时的激发图像；信号处理模块用于根据激发图像确定待测射频信号的频率。本发明专利技术通过设置磁场源模块和激发模块，能够通过射频信号的频率测量的抗干扰能力、测量带宽大和测量精度高。大和测量精度高。大和测量精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种射频信号的频率测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及信号频率测量
，特别是涉及一种射频信号的频率测量系统及方法。

技术介绍

[0002]在现代生产生活中，电子产品的研发、生产以及检验测量，使得对射频信号进行测量成为了必要的手段。传统电子式测频信号方式中，考虑到测量的精确度以及测量系统的性能，所采用的电子元器件限制范围比较大，例如由于体积太大，电子元器件价格昂贵，易受到强电磁干扰，高温高压等极端环境条件，没有办法适应特殊环境下越来越严苛的测频需求。因此，亟需一种抗干扰能力强、维护成本低、可瞬时检测、可在极端环境下工作的测频系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种射频信号的频率测量系统及方法，具有抗干扰能力强、测量带宽大、测量精度高的优点。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种射频信号的频率测量系统，包括：
[0006]磁场源模块、光源模块、激发模块、CMOS相机和信号处理模块；
[0007]所述磁场源模块用于产生磁场；
[0008]所述激发模块设置于所述磁场内；所述激发模块设置在所述光源模块的输出光路上；所述CMOS相机设置在所述激发模块的输出光路上；所述CMOS相机和所述信号处理模块连接；
[0009]所述光源模块用于发出激光；
[0010]所述CMOS相机用于捕捉所述激光进入施加有待测射频信号的所述激发模块时的激发图像；
[0011]所述信号处理模块用于根据所述激发图像确定所述待测射频信号的频率。
[0012]可选的，所述光源模块，具体包括：
[0013]依次设置的激光源、半波片、偏振分光棱镜、第一凸透镜、声光调制器、第二凸透镜、反射镜和光束缩束器；
[0014]所述激发模块设置在所述光束缩束器的输出光路上。
[0015]可选的，所述激光源为532nm激光源。
[0016]可选的，所述磁场源模块，具体包括：
[0017]三轴位移台和磁场源；
[0018]所述磁场源设置在所述三轴位移台上；所述三轴位移台用于调节所述磁场源的位置。
[0019]可选的，所述磁场源为梯度磁场源。
[0020]可选的，所述激发模块，具体包括：
[0021]功率放大器、长条天线板和金刚石；
[0022]所述金刚石设置在所述长条天线板上；所述功率放大器与所述长条天线板连接；
[0023]所述功率放大器用于接收所述待测射频信号，并将所述待测射频信号进行功率放大处理后通过所述长条天线板传输至所述金刚石。
[0024]可选的，所述激发模块和所述CMOS相机之间设置有滤光片。
[0025]一种射频信号的频率测量方法，所述频率测量方法应用于上述的频率测量系统，所述频率测量方法：包括：
[0026]获取激光进入施加有待测射频信号的激发模块时的激发图像；所述激发图像为含有共振峰暗点的图像；
[0027]信号处理模块根据激发图像确定所述待测射频信号的频率。
[0028]可选的，所述获取激光进入施加有待测射频信号的激发模块时的激发图像，具体包括：
[0029]CMOS相机捕捉激发模块处的瞬时图像；
[0030]判断所述瞬时图像上是否存在共振峰暗点，得到判断结果；
[0031]若判断结果为否，则调整三轴位移台的角度并返回步骤“CMOS相机捕捉激发模块处的瞬时图像”；
[0032]若判断结果为是，则将所述瞬时图像确定为激发图像。
[0033]可选的，所述信号处理模块根据激发图像确定所述待测射频信号的频率，具体包括：
[0034]根据所述激发图像确定所述共振峰暗点与金刚石的第一边缘的第一暗点偏移量；所述金刚石的第一边缘为最靠近所述功率放大器的边缘；
[0035]根据金刚石到磁场源的距离，以及所述暗点偏移量，确定共振峰暗点到磁场源的距离为第二暗点偏移量；
[0036]根据第二暗点偏移量，以及第二暗点偏移量与磁场梯度的关系，确定共振暗点处的磁场强度；
[0037]根据共振暗点处的磁场强度，利用公式Δf＝2γB得到频率偏移量；
[0038]根据所述频率偏移量和金刚石NV色心在零场下共振频率，利用公式f＝f0+Δf，确定所述待测射频信号的频率；
[0039]式中，Δf为频率偏移量，γ为旋磁比，γ＝2.8MHz/Gauss，B为共振暗点处的磁场强度，f为待测射频信号的频率；f0为金刚石NV色心在零场下共振频率。
[0040]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0041]本专利技术提供了一种射频信号的频率测量系统及方法，其中频率测量系统，包括：磁场源模块、光源模块、激发模块、CMOS相机和信号处理模块；磁场源模块用于产生磁场；激发模块设置于磁场内；激发模块设置在光源模块的输出光路上；CMOS相机设置在激发模块的输出光路上；CMOS相机和信号处理模块连接；光源模块用于发出激光；CMOS相机用于捕捉激光进入施加有待测射频信号的激发模块时的激发图像；信号处理模块用于根据激发图像确定待测射频信号的频率。本专利技术通过设置磁场源模块和激发模块，能够通过射频信号的频率测量的抗干扰能力、测量带宽大和测量精度高。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1为本专利技术实施例中射频信号的频率测量系统结构示意图；
[0044]图2为本专利技术实施例中梯度磁场源、天线和金刚石的相对位置示意图；图2(a)为本专利技术实施例中梯度磁场源、天线的相对位置示意图；图2(b)为本专利技术实施例中天线和金刚石的相对位置示意图；
[0045]图3为本专利技术实施例中磁场梯度示意图；
[0046]图4为本专利技术实施例中NV色心量子系统光路结构示意图；
[0047]图5本专利技术实施例中射频信号的频率测量方法流程图。
[0048]附图说明：1
‑
待检测单元；1
‑1‑
三轴位移台；1
‑2‑
梯度磁场源；1
‑2‑1‑
磁场梯度；1
‑3‑
待测射频信号；1
‑4‑
特制金刚石；1
‑5‑
长条天线板；1
‑5‑1‑
长条天线；1
‑6‑
功率放大器；2
‑
光路系统；2
‑1‑
激光源；2
‑2‑
半波片；2
‑3‑
偏振分光棱镜；2
‑4‑
凸透镜；2
‑5‑
声光调制器；2
‑6‑
反射镜；2
‑7‑
光束缩束器；2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频信号的频率测量系统，其特征在于，所述频率测量系统，包括：磁场源模块、光源模块、激发模块、CMOS相机和信号处理模块；所述磁场源模块用于产生磁场；所述激发模块设置于所述磁场内；所述激发模块设置在所述光源模块的输出光路上；所述CMOS相机设置在所述激发模块的输出光路上；所述CMOS相机和所述信号处理模块连接；所述光源模块用于发出激光；所述CMOS相机用于捕捉所述激光进入施加有待测射频信号的所述激发模块时的激发图像；所述信号处理模块用于根据所述激发图像确定所述待测射频信号的频率。2.根据权利要求1所述的射频信号的频率测量系统，其特征在于，所述光源模块，具体包括：依次设置的激光源、半波片、偏振分光棱镜、第一凸透镜、声光调制器、第二凸透镜、反射镜和光束缩束器；所述激发模块设置在所述光束缩束器的输出光路上。3.根据权利要求2所述的射频信号的频率测量系统，其特征在于，所述激光源为532nm激光源。4.根据权利要求2所述的射频信号的频率测量系统，其特征在于，所述磁场源模块，具体包括：三轴位移台和磁场源；所述磁场源设置在所述三轴位移台上；所述三轴位移台用于调节所述磁场源的位置。5.根据权利要求4所述的射频信号的频率测量系统，其特征在于，所述磁场源为梯度磁场源。6.根据权利要求5所述的射频信号的频率测量系统，其特征在于，所述激发模块，具体包括：功率放大器、长条天线板和金刚石；所述金刚石设置在所述长条天线板上；所述功率放大器与所述长条天线板连接；所述功率放大器用于接收所述待测射频信号，并将所述待测射频信号进行功率放大处理后通过所述长条天线板传输至所述金刚石。7.根据权利要求1所述的射频信号的频率测量系统，其特征在于，所述激发模块和所述CM...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宗敏，刘俊，唐军，石云波，郭浩，李中豪，王孝成，赵俊枝，郑斗斗，王启盟，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：