[發(fā)明專利]基于單響應(yīng)微波光子濾波器的頻率測量裝置和測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210147370.9
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102636694A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付宏燕;徐作為;葉陳春;張成
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種頻率測量裝置和方法，尤其是涉及一種基于單響應(yīng)微波光子濾波器的頻率測量裝置和測量方法。

背景技術(shù)

微波頻率測量是微波檢測的關(guān)鍵技術(shù)之一，在未來雷達(dá)通信系統(tǒng)電子干擾和反干擾中有非常重要的應(yīng)用，發(fā)展高頻微波信號和多頻微波信號頻率測量的方法具有十分重要的意義。

采用電學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的微波頻率測量由于其“電子瓶頸”的限制難以實(shí)現(xiàn)高頻信號頻率測量，且存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量大，易被敵方電磁干擾等缺點(diǎn)。采用光學(xué)方法來進(jìn)行微波信號頻率檢測，有著光器件大帶寬、低損耗、體積小、重量輕和防電磁干擾等優(yōu)勢。

中國專利CN101567723公開一種基于光功率檢測的微波頻率測量方法及其裝置，采用由電光調(diào)制模塊和頻率解調(diào)模塊組成的系統(tǒng)對微波頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。連續(xù)微波信號以載波抑制型小信號調(diào)制方式加載到調(diào)制模塊中的連續(xù)光源上，僅生成±1階兩個光邊帶；已調(diào)制的光信號分為兩路，一路注入到具有正弦函數(shù)形透射譜的梳狀濾波器；另一路注入到可調(diào)諧光衰減器；經(jīng)檢測并對比所述兩支路的輸出光功率，從功率比值中解調(diào)得到微波頻率。該發(fā)明降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本，并消除了光源輸出功率的波動對頻率測量的影響，擴(kuò)大了頻率線性解調(diào)的測量頻段。

中國專利CN101893657A公開一種可高精度測量被測量信號的絕對頻率的短選通時(shí)間計(jì)數(shù)法的頻率測量裝置。包括測量被測量信號來輸出應(yīng)檢測的頻率值的高位的高位計(jì)算部、測量被測量信號而輸出應(yīng)檢測的頻率值的低位的低位計(jì)算部和相加高位的輸出和低位的輸出而輸出被測量信號的頻率測量值的加法部；高位計(jì)算部包含測量被測量信號單位時(shí)間的頻率概數(shù)的頻率計(jì)數(shù)器部、從該頻率計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值去除相當(dāng)于低位的計(jì)數(shù)值部分而作為高位輸出的補(bǔ)償計(jì)算部，低位計(jì)算部包含在比單位時(shí)間短的時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)數(shù)被測量信號的頻率的短選通時(shí)間計(jì)數(shù)器部、將該短選通時(shí)間計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值串作為輸入的低通濾波器部和將該低通濾波器部的輸出值換算為單位時(shí)間的值而作為低位輸出的定標(biāo)部。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有電學(xué)方法和光學(xué)方法進(jìn)行微波頻率測量的不足，提供一種可實(shí)現(xiàn)多頻率微波信號的基于單響應(yīng)微波光子濾波器的頻率測量裝置和測量方法。

所述基于單響應(yīng)微波光子濾波器的頻率測量裝置設(shè)有寬帶光源、馬赫-曾德光纖干涉儀、電光調(diào)制器、光纖放大器、微波天線、色散光纖、光電探測器和電功率計(jì)；所述寬帶光源與馬赫-曾德光纖干涉儀的輸入端口連接，馬赫-曾德光纖干涉儀的輸出端口與電光調(diào)制器的輸入端口連接，電光調(diào)制器的輸出端口與光纖放大器的輸入端口連接，電光調(diào)制器的電驅(qū)動端口與微波天線電連接，光纖放大器的輸出端口與色散光纖的一端連接，色散光纖的另一端與光電探測器的輸入端光連接，光電探測器的輸出端口與電功率計(jì)的輸入端口電連接；所述馬赫-曾德光纖干涉儀設(shè)有兩個3dB四端口光纖耦合器和光纖可調(diào)延遲線，第1個3dB四端口光纖耦合器的一個輸出端口與第2個3dB四端口光纖耦合器的一個輸入端口連接，第1個3dB四端口光纖耦合器的另一個輸出端口通過光纖可調(diào)延遲線與第2個3dB四端口光纖耦合器的另一個輸入端口連接，第1個3dB四端口光纖耦合器的一個輸入端口作為馬赫-曾德光纖干涉儀的輸入端口，第2個3dB四端口光纖耦合器的一個輸出端口作為馬赫-曾德光纖干涉儀的輸出端口。

所述基于單響應(yīng)微波光子濾波器的頻率測量方法，采用所述基于單響應(yīng)微波光子濾波器的頻率測量裝置，所述方法包括以下步驟：

1）打開寬帶光源，寬帶光源發(fā)射的光經(jīng)過馬赫-曾德光纖干涉儀進(jìn)行光譜分割，形成梳狀濾波譜，第1個3dB四端口光纖耦合器的一個輸入端口作為馬赫-曾德光纖干涉儀的輸入端與寬帶光源相連接，第2個3dB四端口光纖耦合器的一個輸出端口作為馬赫-曾德光纖干涉儀的輸出端口；

2）馬赫-曾德光纖干涉儀的輸出端口出射的多波長梳狀光譜經(jīng)過電光調(diào)制器（EOM）被微波天線接收的被測量的微波信號調(diào)制，并進(jìn)入光纖放大器中進(jìn)行放大；

3）放大后的調(diào)制信號進(jìn)入一捆色散光纖進(jìn)行采樣、時(shí)延后，進(jìn)入光電探測器恢復(fù)得到電信號；

4）掃描光纖可調(diào)延遲線的長度，通過電功率計(jì)測量恢復(fù)電信號的功率，得到功率最大值時(shí)光纖可調(diào)延遲線的長度，根據(jù)對應(yīng)關(guān)系得到微波信號的頻率，改變馬赫-曾德光纖干涉儀干涉光譜的波長間隔，可以調(diào)節(jié)單響應(yīng)微波光子濾波器的中心頻率；當(dāng)中心頻率與所測微波信號頻率相等時(shí)，在光電探測器上得到最大的電功率的輸出，馬赫-曾德光纖干涉儀兩臂長度差與所測微波信號頻率之間的關(guān)系為，

f_c＝nΔL/Dλ²