基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法。本发明专利技术方法通过光子频域拉伸将待测微波信号的频率拉伸至M倍，M>1，并对拉伸后待测微波信号进行频时映射，进而提取出待测微波信号的频谱信息。本发明专利技术还公开了一种基于光子频域拉伸的微波信号频率测量装置。本发明专利技术在现有微波光子频时映射测频方案基础上，通过光子频域拉伸将待测微波信号的频率拉伸至M倍，从而将微波信号测量的频率分辨率相应提高至M倍，有效解决了现有微波光子频时映射测频方案频率分辨率低的致命缺陷；并且本发明专利技术可以根据实际需要和现实条件灵活控制光子频域拉伸的拉伸倍数，具备很强的可重构性。具备很强的可重构性。具备很强的可重构性。

【技术实现步骤摘要】
gratings[J].Electronics Letters,1999,35(25):2223
‑
2224.])、使用时间透镜对频时映射结果进行时域放大等(参见[Duan Y H,Chen L,Zhou H D,et al.Ultrafast electrical spectrum analyzer based on all
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optical Fourier transform and temporal magnification[J].Optics Express,2017,25(7):7520
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7529.])，然而受限于器件性能，这些改进的频率
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时间映射法测量方案的频率分辨率往往只有几百兆赫兹。
[0005]综上，微波光子频时映射技术能够同时实现大带宽、高实时性的微波信号频率测量，可以为电子战、电磁频谱管控等应用提供关键技术支撑。然而受限于色散器件性能，其较低的频率分辨率难以满足未来微波信号频谱检测需求。因此，提出一种提升微波光子频时映射测频分辨率的方法和装置具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有微波光子频时映射测频方案的频率分辨率低的不足，提供一种基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法，能够实现对高频大带宽微波信号频谱的实时测量，并且还具有高频率分辨率的优点。
[0007]本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0008]一种基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法，通过光子频域拉伸将待测微波信号的频率拉伸至M倍，M>1，并对拉伸后待测微波信号进行频时映射，进而提取出待测微波信号的频谱信息。
[0009]作为其中一个优选方案，所述光子频域拉伸的方法具体如下：用色散量为Φ1的正色散元件对光脉冲进行脉冲拉伸，并用待测微波信号对拉伸后的啁啾光脉冲进行电光强度调制；然后用色散量为
‑
Φ2的负色散元件对所生成的调制光信号进行脉冲压缩，Φ2<Φ1且最后对脉冲压缩后的调制光信号进行光电转换，即得到频率拉伸至倍的待测微波信号。
[0010]进一步优选地，使用啁啾光纤光栅实现所述脉冲拉伸和脉冲压缩。
[0011]作为另一个优选方案，使用以下方法同时实现所述光子频域拉伸及频时映射：将待测微波信号分为k路后分别输入通过可调光延时部件依次级联的k个电光调制单元，并将脉冲拉伸后的啁啾光脉冲信号输入第1个电光调制单元的光载波输入端，k为大于等于1的整数；令第i个电光调制单元工作于保留正负l
i
阶信号边带而抑制其他阶信号边带的状态，i＝1,2,
…
,k，l
i
为大于等于2的整数，并调整各可调光延时部件的时延以使得级联后产生的低阶信号边带具有180
°
相位差而被抵消，最终k个电光调制单元级联后的输出仅包含正负阶边带；最后对第k个电光调制单元的输出光信号进行脉冲压缩、光电探测，即可同时实现倍光子频域拉伸及频时映射。
[0012]进一步优选地，所述电光调制单元由一个功分器、一个90
°
电移相器和一个双平行马赫曾德尔调制器组成；待测微波信号经功分器分为两路后，一路输入至双平行马赫曾德尔调制器的一个从调制器上，另一路经由90
°
电移相器后输入至双平行马赫曾德尔调制器的另一个从调制器上。
[0013]基于同一专利技术构思还可以得到以下技术方案：
[0014]一种基于光子频域拉伸的微波信号频率测量装置，包括：
[0015]频域拉伸模块，用于通过光子频域拉伸将待测微波信号的频率拉伸至M倍，M>1；频时映射模块，用于将对拉伸后待测微波信号进行频时映射；
[0016]信号处理模块，用于从频时映射模块的输出信号中提取出待测微波信号的频谱信息。
[0017]作为优选方案之一，所述频域拉伸模块包括：
[0018]正色散元件，其色散量为Φ1，用于对光脉冲进行脉冲拉伸；
[0019]电光调制器，用于用待测微波信号对拉伸后的光脉冲进行电光强度调制；
[0020]负色散元件，其色散量为
‑
Φ2，用于对电光调制器所输出的调制光信号进行脉冲压缩，Φ2<Φ1且光电转换模块，用于对脉冲压缩后的调制光信号进行光电转换，并输出频率拉伸至倍的待测微波信号。
[0021]进一步优选地，所述正色散元件和负色散元件均为啁啾光纤光栅。
[0022]作为优选方案之二，所述频域拉伸模块和频时映射模块被集成为一体，具体包括：
[0023]脉冲拉伸单元，用于对光脉冲进行脉冲拉伸并输出脉冲拉伸后的啁啾光脉冲信号；k个电光调制单元，其通过可调光延时部件依次级联，k为大于等于1的整数，第i个电光调制单元工作于保留正负l
i
阶信号边带而抑制其他阶信号边带的状态，i＝1,2,
…
,k，l
i
为大于等于2的整数，各可调光延时部件的时延可使得级联后产生的低阶信号边带具有180
°
相位差而被抵消，最终k个电光调制单元级联后的输出仅包含正负阶边带；
[0024]分路单元，用于将待测微波信号分为k路后分别输入所述k个电光调制单元；脉冲压缩单元，用于对第k个电光调制单元的输出光信号进行脉冲压缩；
[0025]光电探测器，用于对脉冲压缩单元的输出光信号进行光电探测，即可同时实现倍光子频域拉伸及频时映射。
[0026]进一步优选地，所述电光调制单元由一个功分器、一个90
°
电移相器和一个双平行马赫曾德尔调制器组成；待测微波信号经功分器分为两路后，一路输入至双平行马赫曾德尔调制器的一个从调制器上，另一路经由90
°
电移相器后输入至双平行马赫曾德尔调制器的另一个从调制器上。
[0027]相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
[0028]本专利技术在现有微波光子频时映射测频方案基础上，通过光子频域拉伸将待测微波信号的频率拉伸至M倍，从而将微波信号测量的频率分辨率相应提高至M倍，有效解决了现有微波光子频时映射测频方案频率分辨率低的致命缺陷；并且本专利技术可以根据实际需要和现实条件灵活控制光子频域拉伸的拉伸倍数，具备很强的可重构性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术基于光子频域拉伸的微波信号频率测量装置的基本结构示意图；
[0030]图2为具体实施例一的结构示意图；
[0031]图3为具体实施例二的结构示意图；
[0032]图4为具体实施例三中频域拉伸模块的结构示意图。
具体实施方式
[0033]针对现有微波光子频时映射测频方案频率分辨率低的问题，本专利技术的解决思路是通过光子频域拉伸将待测微波信号的频率拉伸至M倍，从而将微波信号测量的频率分辨率相应提高至M倍。
[0034]具体而言，本专利技术的基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法，其特征在于，通过光子频域拉伸将待测微波信号的频率拉伸至M倍，M>1，并对拉伸后待测微波信号进行频时映射，进而提取出待测微波信号的频谱信息。2.如权利要求1所述基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法，其特征在于，所述光子频域拉伸的方法具体如下：用色散量为Φ1的正色散元件对光脉冲进行脉冲拉伸，并用待测微波信号对拉伸后的啁啾光脉冲进行电光强度调制；然后用色散量为
‑
Φ2的负色散元件对所生成的调制光信号进行脉冲压缩，Φ2<Φ1且最后对脉冲压缩后的调制光信号进行光电转换，即得到频率拉伸至倍的待测微波信号。3.如权利要求2所述基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法，其特征在于，使用啁啾光纤光栅实现所述脉冲拉伸和脉冲压缩。4.如权利要求1所述基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法，其特征在于，使用以下方法同时实现所述光子频域拉伸及频时映射：将待测微波信号分为k路后分别输入通过可调光延时部件依次级联的k个电光调制单元，并将脉冲拉伸后的啁啾光脉冲信号输入第1个电光调制单元的光载波输入端，k为大于等于1的整数；令第i个电光调制单元工作于保留正负l
i
阶信号边带而抑制其他阶信号边带的状态，i＝1,2,
…
,k，l
i
为大于等于2的整数，并调整各可调光延时部件的时延以使得级联后产生的低阶信号边带具有180
°
相位差而被抵消，最终k个电光调制单元级联后的输出仅包含正负阶边带；最后对第k个电光调制单元的输出光信号进行脉冲压缩、光电探测，即可同时实现倍光子频域拉伸及频时映射。5.如权利要求4所述基于光子频域拉伸的微波信号频率测量方法，其特征在于，所述电光调制单元由一个功分器、一个90
°
电移相器和一个双平行马赫曾德尔调制器组成；待测微波信号经功分器分为两路后，一路输入至双平行马赫曾德尔调制器的一个从调制器上，另一路经由90
°
电移相器后输入至双平行马赫曾德尔调制器的另一个从调制器上。6.一种基于光子频域拉伸的微波信号频率测量装置，其特征在于，包括：频域拉伸模块，用于通过光子频域拉伸将待测微波信号的频率拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丹，陆涛，潘时龙，丁杰文，刘鑫，倪博阳，赵展涛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：