[發明專利]瞬時頻率測量方法及系統

有效

• 申請號: 201610128450.8
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105812053B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 黃善國;徐文靜;高欣璐;翟文勝;趙明陽;謝牧彤;顧婉儀
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 陶敏,黃健

技術領域

本發明涉及微波光子學技術，尤其涉及一種瞬時頻率測量方法及系統。

背景技術

瞬時頻率測量技術(IFM，instantaneous frequency measurement)是指在脈沖持續的短周期內對被測信號的頻率進行快速測量的技術。微波光子學輔助的IFM系統相比傳統電子學方法具有其獨特優勢：(1)測量范圍受帶寬限制小，可實現小型化超寬帶微波信號的分析和檢測；(2)抗電磁干擾特性能夠提高測量的隱秘性，有效保護測量系統。

2006年2月，澳大利亞學者Attygalle M等人提出一種利用短色散介質的IFM系統,此系統中將待測微波信號分為兩路，其中一路與本振信號混頻。這兩路不同頻率的信號先分別進行強度調制和相位調制，再經由色散元件，由探測器判定得到互補功率響應函數。隨著測量范圍增大，所需色散介質長度大大減小，當調制帶有啁啾時，長度可以更小。該系統通過實驗驗證得到測量范圍為4-19GHz。

2009年3月，北京郵電大學的李建強博士提出了利用雙輸出MZM產生的啁啾調制來實現頻率范圍可調的IFM方案。將馬克增德爾調制器(MZM)的一個射頻端口加載待測微波信號，另一個端口不使用，信號在MZM中進行啁啾調制，光源采用可調激光源。該實驗對三種波長分別實現了不同的測量范圍：1580nm波長對應9GHz的測量范圍；1520nm波長對應10.5GHz的測量范圍；1460nm波長對應12.7GHz的測量范圍。

2012年4月，浙江大學的Chenhui Ye提出一種基于法布里-帕羅濾波器的多頻點的全光IFM方案。將待測微波信號直接調制到強度調制器上，通過測量經過法布里-帕羅濾波器的可調光載波和它上下邊帶之間的時延計算IFM。該系統的識別度、準確度和分辨率分別為0.1，0.09，0.2GHz。另外，該系統如果使用更寬帶寬的調制器，可以測量更高頻率的信號。但是，這種方法是靠光源的波長掃描實現多點測量，光源漂移1pm，系統誤差就達到了125MHz，測量誤差較大。

綜上，現有技術中的瞬時測量系統及方法普遍存在瞬時頻率的測量范圍和測量精度互斥問題，難以滿足瞬時頻率測量過程中對測量范圍和測量精度的要求。

發明內容

本發明實施例提供了一種瞬時頻率測量方法及系統，以滿足瞬時頻率測量對測量范圍和測量精度的要求。

第一方面，本發明實施例提供了一種瞬時頻率測量方法，包括：

偏振調制器將待測微波信號與第一可調光源及第二可調光源進行偏振調制，得到待測調制信號；

偏振分束器將所述待測調制信號分為第一支路光信號及第二支路光信號；

第一偏振控制器及第一檢偏器對所述第一支路光信號進行相位調制；

第二偏振控制器及第二檢偏器對所述第二支路光信號進行強度調制；

第一色散元件對所述相位調制后的第一支路光信號進行色散衰減；

第二色散元件對所述強度調制后的第二支路光信號進行色散衰減；

第一光電探測器將色散衰減后的所述第一支路光信號轉變成第一支路電信號；

第二光電探測器將色散衰減后的所述第二支路光信號轉變成第二支路電信號；

所述第一光電探測器及所述第二光電探測器將所述第一支路電信號及所述第二支路電信號輸入數字處理單元；

所述數字處理單元根據所述第一光電探測器及所述第二光電探測器輸入的信號得到所述待測微波信號的瞬時頻率。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述偏振調制器將待測微波信號與第一可調光源及第二可調光源進行偏振調制之前，還包括：

第三偏振控制器對所述第一可調光源進行輸出角度的偏振控制；

第四偏振控制器對所述第二可調光源進行輸出角度的偏振控制；

所述第三偏振控制器輸出所述第一可調光源與所述第四偏振控制器輸出所述第二可調光源的輸出角度之和為90度。

結合第一方面或者第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述數字處理單元根據所述第一光電探測器及所述第二光電探測器輸入的信號得到所述待測微波信號的瞬時頻率，包括：