[发明专利]多射频频率测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频检测技术领域，尤其涉及一种多射频频率测量装置及方法。

背景技术

传统的射频频率测量系统是基于传统微波器件实现的。根据实现原理，传统的射频频率测量系统可以归纳为两大类：

1.数字瞬时测频：将待测信号进行采样，量化编码变成数字信息，然后再通过对数字信号的处理、运算获得待测射频信号的频率信息。其关键是采样量化电路和测频算法。

2.模拟瞬时测频：把频率信息转化为幅度信息，或者先将频率信息转化为相位信息，然后再转化为幅度信息，最后通过测量幅度信息来获得频率信息。如图1给出的模拟瞬时频率测量系统的框架图。

由于频率截获概率和频率分辨力的矛盾，为了满足现代射频系统对高频率分辨率的要求，传统数字测频方法必须增加采样路数，这导致设备的SWAP(Size，Weight and Power)的增加。又由于传统微波数字测频系统以比特而非信息为测量目标，造成了过度的“信息冗余”和功能浪费。此外，传统模拟微波频率测量的高频损耗很大，从而在根本上限制测频系统的测量带宽。

目前常用的测频装置还有多信道测频装置和基于光子技术的射频频率测量系统。

多信道法测频就是使用频分器(信道化滤波器)将待测射频信号的频率划分为多个信道，某个频率范围的信号仅落入对应信道，从而用该信道的频率表示待测射频信号的频率。这种机制下，关键器件是频分器，它有一个输入端，多个输出端，每个输出端口对应了一定的频率范围，这个频率范围限制了多信道瞬时测频系统的频率分辨率，而滤波器对高频频率特性则限制了频率测量范围。多信道瞬时测频的原理框图如图2所示。

但频分器对高频信号的插损很大，因此对高频信号进行分路的频分器，宽频带的高频放大器是必需的，而大量高频放大器的使用，必然产生电路复杂，成本增加以及信号畸变等问题。

基于光子技术的射频频率测量系统通过测量模拟输出信号的特征推测射频输入的频率。典型的光子辅助射频频率测量系统结构如图3所示。

目前由光子辅助的射频频率测量方案根据原理大概可以分为三类：1.将待测射频信号的频率信息转化为强度信息。2.将待测射频信号的频率信息转化为时延信息。3.将待测射频信号的频率信息转化为功率的空间分布。

现有的光子辅助微波频率测量系统研究大都集中在单频点微波频率测量，难以满足现代射频频率测量的要求。多频点射频信号的频率测量也有研究，但是无源器件造成的插损使系统的测量灵敏度受到限制，如果使用放大器又会引入放大噪声，造成频率测量误差。既使解决了源器件造成的插损问题，其设备复杂且不稳定，也无法使用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种多射频频率测量装置及方法，其具有高灵敏度和低放大噪声的优点，有较大的动态频率测量范围和带宽，能够实时、并行、宽带地实现多频点射频信号测量。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种多射频频率测量装置，包括：顺次连接的光频率梳源、马赫曾德尔调制器、法布里伯罗滤波器、波分复用器和光电探测阵列，以及与所述马赫曾德尔调制器连接的射频天线，其中，

所述光频率梳源，用于产生光频率梳；

所述射频天线，用于接收待测射频信号；

所述马赫曾德尔调制器，用于对所述待测射频信号进行调制，并将其加载到所述光频率梳的多个载波上，实现对待测射频信号的多路广播；

所述法布里伯罗滤波器，用于对所述光频率梳的不同载波上加载的多频点射频微波信号进行梳状滤波；

所述波分复用器，用于将梳状滤波后的光频率梳在空间上划分为多个信道；

所述光电探测阵列，用于探测所述多个信道的功率。

优选地，所述光频率梳源包括：级联的相位调制器和幅度调制器。

优选地，所述光频率梳源、马赫曾德尔调制器、法布里伯罗滤波器、波分复用器和光电探测阵列通过光纤连接。

优选地，还包括：光纤放大器，设于所述光频率梳源与所述马赫曾德尔调制器之间，用于增加光频率梳的功率，提高光频率梳的消光比。

一种利用前述装置进行多射频频率测量的方法，包括以下步骤：

A：所述马赫曾德尔调制器对光频率梳进行调制、将待测射频信号加载到所述光频率梳的多个载波上，实现对待测射频信号的多路广播，然后将加载有射频信号的光频率梳传输至法布里伯罗滤波器；

B：所述法布里伯罗滤波器对所述光频率梳的不同载波上加载的多频点射频微波信号进行梳状滤波；