[發明專利]一種光載射頻載波頻率測量系統

有效

• 申請號: 202111433428.1
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114142925B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 盧樟建;王國永;姚淵博;姚鑫;張中英;蒙艷松;賀玉玲
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

1.一種光載射頻載波頻率測量系統，其特征在于：包括頻率基準單元、衛星中心處理器和接收通道；

頻率基準單元包含基準頻率源和光學頻率梳；光學頻率梳鎖定于基準頻率源上；光學頻率梳生成微波頻段信號作為衛星中心處理器的工作鐘，同時生成用于實時監測接收激光器載波頻率變化的參考光信號；

接收通道包含第一混頻器、第二混頻器、分束器、接收激光器和光學天線；光學天線將接收的信號光E_S耦合到光纖中，接收激光器輸出的激光信號E_R經過分束器分為兩束，其中一束和光纖中的信號光E_S經過第一混頻器下變頻為射頻信號E_sR，E_sR進過光電轉換輸入到衛星中心處理器；另一束和參考光信號E_o經過第二混頻器下變頻為射頻信號E_oR，E_oR經過光電轉換輸入到衛星中心處理器；

衛星中心處理器測量射頻信號E_sR的載波頻率和E_oR的載波頻率，據此計算信號光的載波頻率；衛星中心處理器根據信號光和接收激光器的頻偏f_oR或者多普勒頻移的預測值伺服控制接收激光器的輸出頻率；

衛星中心處理器計算信號光的載波頻率的方式如下：

(1)射頻信號E_sR的載波頻率f_sR(t)滿足：

f_sR(t)＝(f_s(t)-f_R(t))t+[θ_sn(t)-θ_Rn(t)]/2π

(2)E_oR包含著參考頻率和激光信號的載波頻偏，E_oR的載波頻率f_oR(t)表示為：

f_oR(t)＝(f_o-f_R(t))t+[θ_on(t)-θ_Rn(t)]/2π

(3)前兩式相減得到下式：

f_sR(t)-f_oR(t)＝(f_s(t)-f_o)t+[θ_sn(t)-θ_on(t)]/2π

其中，接收激光器信號的頻率信息和相位噪聲信息已經被完全抵消，在忽略信號光光源相位噪聲和參考頻率源相位噪聲的情況下，得到信號光的載波頻率f_s(t)：

f_s(t)＝f_sR(t)-f_oR(t)+f_o；

其中，f_s(t)為信號光載波頻率，θ_sn(t)為信號光光源相位噪聲，f_R(t)為接收激光器信號的載波頻率，θ_Rn(t)為接收激光器相位噪聲，f_o為參考頻率，θ_on(t)為參考頻率源相位噪聲。

2.根據權利要求1所述的一種光載射頻載波頻率測量系統，其特征在于：信號光E_S滿足：

E_s＝A_sexp{[2πf_s(t)t+θ_s(t)+θ_sn(t)]}

其中，A_s為信號光幅度，f_s(t)為信號光載波頻率，θ_s(t)為信號光調制相位，θ_sn(t)為信號光光源相位噪聲。

3.根據權利要求2所述的一種光載射頻載波頻率測量系統，其特征在于：接收激光器信號E_R滿足：

E_R＝A_Rexp{[2πf_R(t)t+θ_Rn(t)]}

其中，A_R為接收激光器輸出的信號幅度，f_R(t)為接收激光器信號的載波頻率，θ_Rn(t)為接收激光器相位噪聲。