[发明专利]一种超宽频率范围的多频微波信号的光子瞬时频率测量装置

说明书

技术领域

本发明属于微波光子学技术领域，具体涉及一种基于高非线性光纤受激布里渊散射效应的超宽频率范围的多频微波信号的光子瞬时频率测量装置。

背景技术

瞬时频率测量是现代电子战中的一项关键技术，对敌方的侦查、干扰、对抗与信息俘获都需要首先侦知对方的电磁辐射信息。通过瞬时频率测量可以提供最初检测到的关于输入信号的威胁分类，可以快速的定位未知信号的频段，用以辅助查明敌方电子设备的类型，数量等重要信息，利于采取合理的攻击或应对措施。

传统的电子频率测量机制的性能由于电子瓶颈将不能满足未来战争的需要。利用新兴的微波光子技术，通过引入光子技术来实现微波系统中较难实现的信号处理功能，可以实现低损耗、小尺寸、轻重量、宽带宽、电磁干扰免疫的微波信号处理系统。

光子辅助的瞬时频率测量方法被认为是一种充满前景的解决方法，并应用于宽带的瞬时频率测量系统中。当前的微波光子频率测量手段在解决了电子瓶颈的同时，也面临着诸多挑战，微波光子的链路性能对测频能力的影响，特别是灵敏度、动态范围以及多频率测量等性能也有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于高非线性光纤的受激布里渊散射效应的高精度的超宽频率范围的多频微波信号的光子瞬时频率测量装置。

本发明所述的超宽频率范围的多频微波信号光子频率测量装置如图1所示，由激光器、耦合器、相位调制器、偏振控制器、高非线性光纤、环行器、第一双平行MZ调制器、第二双平行MZ调制器、强度调制器、微波耦合器、光电探测器和网络分析仪组成；利用高非线性光纤的受激布里渊散射效应对相位调制器输出的一阶上边带信号进行增强或减弱，打破相位调制器输出信号一阶上下边带的强度平衡，从而实现待测多频微波信号的瞬时频率测量。

激光器输出频率为f_c的光信号，耦合器按1：1将该光信号分成上、下两个支路，其中上支路的光信号在相位调制器中被网络分析仪输出的具有一定频带宽度的小幅微波信号调制，然后经偏振控制器送入到高非线性光纤中；下支路的光信号首先通过第一双平行MZ调制器，被频率为2f_B的微波信号调制（f_B为高非线性光纤的受激布里渊散射的频移量），通过调整第一双平行MZ调制器1的直流偏置电压，使其仅输出一阶上边带信号，该一阶上边带信号的频率为f_c+2f_B；此一阶上边带信号继续经第二双平行MZ调制器2调制，第二双平行MZ调制器2所加的微波信号是待测的多频微波信号，其频率分别为f_x1、f_x2、f_x2、…、f_xn，多频微波信号经微波耦合器耦合后加入到第二双平行MZ调制器2中；调整第二双平行MZ调制器1的直流偏置电压，使第二双平行MZ调制器2也仅输出一系列的一阶上边带信号，一系列一阶上边带信号的频率为f_c+2f_B+f_x1、f_c+2f_B+f_x2、f_c+2f_B+f_x3、…、f_c+2f_B+f_xn；这一系列的一阶上边带信号继续传播被强度调制器调制，强度调制器所施加的微波信号的频率为f_B，调整强度调制器的直流偏置电压，使其处于载波抑制的双边带输出状态，则调制后输出信号的频率为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，这些对儿频率间隔均为2f_B的载波抑制的双边带信号作为受激布里渊散射的泵浦信号经过环形器的端口1输入，从环形器的端口2送入高非线性光纤中，和偏振控制器输出的经相位调制器调制的信号在高非线性光纤中发生受激布里渊散射，然后通过环形器的端口2输入，从环形器的端口3输出被光电探测器探测后送入网络分析仪，从而完成对未知频率的测量。