[發明專利]一種超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝置

有效

• 申請號: 201310375386.X
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103439011A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 董瑋;陳維友;張歆東;劉彩霞;阮圣平;肖永川
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;王恩遠

技術領域

本發明屬于微波光子學技術領域，具體涉及一種基于高非線性光纖受激布里淵散射效應的超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝置。

背景技術

瞬時頻率測量是現代電子戰中的一項關鍵技術，對敵方的偵查、干擾、對抗與信息俘獲都需要首先偵知對方的電磁輻射信息。通過瞬時頻率測量可以提供最初檢測到的關于輸入信號的威脅分類，可以快速的定位未知信號的頻段，用以輔助查明敵方電子設備的類型，數量等重要信息，利于采取合理的攻擊或應對措施。

傳統的電子頻率測量機制的性能由于電子瓶頸將不能滿足未來戰爭的需要。利用新興的微波光子技術，通過引入光子技術來實現微波系統中較難實現的信號處理功能，可以實現低損耗、小尺寸、輕重量、寬帶寬、電磁干擾免疫的微波信號處理系統。

光子輔助的瞬時頻率測量方法被認為是一種充滿前景的解決方法，并應用于寬帶的瞬時頻率測量系統中。當前的微波光子頻率測量手段在解決了電子瓶頸的同時，也面臨著諸多挑戰，微波光子的鏈路性能對測頻能力的影響，特別是靈敏度、動態范圍以及多頻率測量等性能也有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于高非線性光纖的受激布里淵散射效應的高精度的超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝置。

本發明所述的超寬頻率范圍的多頻微波信號光子頻率測量裝置如圖1所示，由激光器、耦合器、相位調制器、偏振控制器、高非線性光纖、環行器、第一雙平行MZ調制器、第二雙平行MZ調制器、強度調制器、微波耦合器、光電探測器和網絡分析儀組成；利用高非線性光纖的受激布里淵散射效應對相位調制器輸出的一階上邊帶信號進行增強或減弱，打破相位調制器輸出信號一階上下邊帶的強度平衡，從而實現待測多頻微波信號的瞬時頻率測量。

激光器輸出頻率為f_c的光信號，耦合器按1：1將該光信號分成上、下兩個支路，其中上支路的光信號在相位調制器中被網絡分析儀輸出的具有一定頻帶寬度的小幅微波信號調制，然后經偏振控制器送入到高非線性光纖中；下支路的光信號首先通過第一雙平行MZ調制器，被頻率為2f_B的微波信號調制（f_B為高非線性光纖的受激布里淵散射的頻移量），通過調整第一雙平行MZ調制器1的直流偏置電壓，使其僅輸出一階上邊帶信號，該一階上邊帶信號的頻率為f_c+2f_B；此一階上邊帶信號繼續經第二雙平行MZ調制器2調制，第二雙平行MZ調制器2所加的微波信號是待測的多頻微波信號，其頻率分別為f_x1、f_x2、f_x2、…、f_xn，多頻微波信號經微波耦合器耦合后加入到第二雙平行MZ調制器2中；調整第二雙平行MZ調制器1的直流偏置電壓，使第二雙平行MZ調制器2也僅輸出一系列的一階上邊帶信號，一系列一階上邊帶信號的頻率為f_c+2f_B+f_x1、f_c+2f_B+f_x2、f_c+2f_B+f_x3、…、f_c+2f_B+f_xn；這一系列的一階上邊帶信號繼續傳播被強度調制器調制，強度調制器所施加的微波信號的頻率為f_B，調整強度調制器的直流偏置電壓，使其處于載波抑制的雙邊帶輸出狀態，則調制后輸出信號的頻率為f_c+f_B+f_x1和f_c+3f_B+f_x1、f_c+f_B+f_x2和f_c+3f_B+f_x2、f_c+f_B+f_x3和f_c+3f_B+f_x3、…、f_c+f_B+f_xm和f_c+3f_B+f_xm，這些對兒頻率間隔均為2f_B的載波抑制的雙邊帶信號作為受激布里淵散射的泵浦信號經過環形器的端口1輸入，從環形器的端口2送入高非線性光纖中，和偏振控制器輸出的經相位調制器調制的信號在高非線性光纖中發生受激布里淵散射，然后通過環形器的端口2輸入，從環形器的端口3輸出被光電探測器探測后送入網絡分析儀，從而完成對未知頻率的測量。