【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁兼容、电磁防护领域，具体涉及一种抗强电磁干扰的光电场传感接收系统及方法。
技术介绍
1、随着无线通信和信息技术的高速发展，电磁场技术得到了广泛应用，电磁场的测量也越来越受到重视，尤其是对于雷达场、雷电电磁脉冲、高功率微波等强电磁脉冲的测量受到了越来越多的关注。强电磁脉冲对于国防、通信、航空航天等影响巨大，强电磁脉冲可导致武器防护控制系统、导航、通信、计算机等各类电子设备失效甚至损坏。因此，对于强电磁脉冲的测量尤为重要。强电磁脉冲具有上升沿快、峰值场强高、持续时间短的特点，对于这一类的高压脉冲电场的测量需要传感器具有较大的量程以及较快的响应时间。另外，由于空间中的电磁信号变得越发复杂，将带来电磁兼容问题，因此对于电磁环境的监测也变得更为重要。与对于强电磁脉冲的传感所需要的大量程不同，对于复杂电场的测量需要电场传感器能够实现高灵敏度与大带宽。
2、因此，在通信系统的电磁兼容及电磁防护设计中，准确、快速的电场信息测量起着至关重要的作用。传统的电场传感器以天线作为接收端，通过射频传输线将探测到的电场信号输入adc、接收机、频谱仪等接收设备中进行检测，从而获得电场信息。但是，由于天线本身存在的频带窄、体积大、干扰强等问题，以及长距离传输过程中馈线和射频传输线带来的损耗、周围电磁环境扰动等因素，导致这种测量方式存在频率平坦度低、测量结果(幅值及相位)误差大等缺陷。
3、基于普克尔效应的光学电场传感器的发展为电场测量提供了一种全新的思路。光学电场传感器利用非金属介质材料作为传感材料，通过电光效应，将电
4、在实际应用中，用来测量电场的光传感器的频率响应带宽通常比较窄，对于宽带响应、多频率响应和强响应等需要在传感器上耦合几个天线来完成。另外，被测参数大多集中在电场的幅度，即电场强度的测量，对于电场的相位、频率、以及全频段电场监测方面的工作尚存在空白。
技术实现思路
1、针对电磁场测量所面临的上述技术问题，本专利技术提出一种抗强电磁干扰的光电场传感接收系统及方法，在超宽频段内测量强电磁信号的幅度、相位、脉冲宽度等信息。
2、为实现上述本专利技术的目的，第一方面，本专利技术实施例提供一种抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，包括光载波产生模块、光本振产生模块、光电场传感器、光处理模块、相干下变频模块、数字处理及信道补偿模块、导频信号产生模块、射频信道控制模块和总体控制模块。
3、优选地，所述光载波产生模块与所述光电场传感器模块连接，所述导频信号产生模块与所述射频信道控制模块连接，所述光本振产生模块、所述光电场传感器和所述射频信道控制模块与所述光处理模块连接，所述光处理模块、所述相干下变频模块和所述数字处理及信道补偿模块依次连接，所述总体控制模块分别与所述导频信号产生模块、所述射频信道控制模块、所述光载波产生模块、所述光电场传感器、所述光处理模块和所述光本振产生模块连接。
4、优选地，所述光载波产生模块，用于产生可承载待测电场信号的光载波，该光载波输入到所述光电场传感器，经过电光调制后可输出包含待测电场信息的光信号；所述光电场传感器，用于感应待测电场信号，利用电光效应使光载波信号受到待测电场调制，并输出包含电场调制信息的光信号。
5、优选地，所述光本振产生模块，用于产生可调谐的光本振，实现对光载信号的相干下变频。
6、优选地，所述光处理模块，用于对光载信号和光本振进行处理，包括放大、滤波、降噪，以在相干下变频之前提高光载信号和光本振的信号质量；所述相干下变频模块，用于将光载的待测电场信号与相应的光本振进行拍频，下变频到中频或基带模拟信号；所述数字处理及信道补偿模块，用于将下变频后的中频或基带模拟信号转换为数字信号，根据传感器的响应特性进行信道补偿，实现待测电场信号的解析。
7、优选地，所述导频信号产生模块，用于产生可在宽带频率范围内调谐的已知导频信号，与经过所述光电场传感接收系统后的导频测量信号进行对比，得到所述光电场传感接收系统的传递函数，从而确定所述光电场传感器的响应特性；所述射频信道控制模块，用于切换测量信道，控制待测电场输入信道和导频输入信道之间的切换。
8、优选地，所述总体控制模块，用于调控光本振频率和所述光电场传感器参数、切换工作模式，并对所述光电场传感接收系统的工作状态进行实时监测。
9、第二方面，本专利技术实施例还提供一种利用如上的第一方面所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统的方法，所述光载波产生模块输出光载波至所述光电场传感器，所述光电场传感器在外电场的作用下对光信号进行调制，调制光的强度为：
10、iout＝βiin[1+cos(αe)]
11、其中，iin为入射光强度，e为待测电场强度，α为传感器调制系数，β为光路传递函数。
12、进一步地，所述光处理模块的输出信号功率为：
13、pcoherent＝2r2iloiout,sensorrl
14、其中，r为所述光处理模块中的光电探测器的转换系数，iout,sensor、ilo分别为信号光和本振光的平均功率，rl为负载电阻。
15、相比于传统的电场传感方法，本专利技术提出基于相干探测的光电场传感接收系统，具有以下有益效果：
16、(1)可同时测量电场的幅度和相位；
17、(2)包含信道估计与补偿，可以消除信道响应及温度变化带来的不平坦。
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1.一种抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，包括光载波产生模块、光本振产生模块、光电场传感器、光处理模块、相干下变频模块、数字处理及信道补偿模块、导频信号产生模块、射频信道控制模块和总体控制模块。
2.根据权利要求1所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述光载波产生模块与所述光电场传感器模块连接，所述导频信号产生模块与所述射频信道控制模块连接，所述光本振产生模块、所述光电场传感器和所述射频信道控制模块与所述光处理模块连接，所述光处理模块、所述相干下变频模块和所述数字处理及信道补偿模块依次连接，所述总体控制模块分别与所述导频信号产生模块、所述射频信道控制模块、所述光载波产生模块、所述光电场传感器、所述光处理模块和所述光本振产生模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述光载波产生模块，用于产生可承载待测电场信号的光载波，该光载波输入到所述光电场传感器，经过电光调制后可输出包含待测电场信息的光信号；
4.根据权利要求1或2所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述
5.根据权利要求1或2所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述光处理模块，用于对光载信号和光本振进行处理，包括放大、滤波、降噪，以在相干下变频之前提高光载信号和光本振的信号质量；
6.根据权利要求1或2所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述导频信号产生模块，用于产生可在宽带频率范围内调谐的已知导频信号，与经过所述光电场传感接收系统后的导频测量信号进行对比，得到所述光电场传感接收系统的传递函数，从而确定所述光电场传感器的响应特性；
7.根据权利要求1或2所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述总体控制模块，用于调控光本振频率和所述光电场传感器参数、切换工作模式，并对所述光电场传感接收系统的工作状态进行实时监测。
8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统的方法，其特征在于，所述光载波产生模块输出光载波至所述光电场传感器，所述光电场传感器在外电场的作用下对光信号进行调制，调制光的强度为：
9.根据权利要求8所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收方法，其特征在于，所述光处理模块的输出信号功率为：
...【技术特征摘要】
1.一种抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，包括光载波产生模块、光本振产生模块、光电场传感器、光处理模块、相干下变频模块、数字处理及信道补偿模块、导频信号产生模块、射频信道控制模块和总体控制模块。
2.根据权利要求1所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述光载波产生模块与所述光电场传感器模块连接，所述导频信号产生模块与所述射频信道控制模块连接，所述光本振产生模块、所述光电场传感器和所述射频信道控制模块与所述光处理模块连接，所述光处理模块、所述相干下变频模块和所述数字处理及信道补偿模块依次连接，所述总体控制模块分别与所述导频信号产生模块、所述射频信道控制模块、所述光载波产生模块、所述光电场传感器、所述光处理模块和所述光本振产生模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述光载波产生模块，用于产生可承载待测电场信号的光载波，该光载波输入到所述光电场传感器，经过电光调制后可输出包含待测电场信息的光信号；
4.根据权利要求1或2所述的抗强电磁干扰的光电场传感接收系统，其特征在于，所述光本振产生模块，用于产生可调谐的光本振，实现对光载信号的相...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁启军，刘乃金，高光宇，赵强，袁帅，闫翔，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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