[发明专利]瞬时频率测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子学技术，尤其涉及一种瞬时频率测量方法及系统。

背景技术

瞬时频率测量技术(IFM，instantaneous frequency measurement)是指在脉冲持续的短周期内对被测信号的频率进行快速测量的技术。微波光子学辅助的IFM系统相比传统电子学方法具有其独特优势：(1)测量范围受带宽限制小，可实现小型化超宽带微波信号的分析和检测；(2)抗电磁干扰特性能够提高测量的隐秘性，有效保护测量系统。

2006年2月，澳大利亚学者Attygalle M等人提出一种利用短色散介质的IFM系统,此系统中将待测微波信号分为两路，其中一路与本振信号混频。这两路不同频率的信号先分别进行强度调制和相位调制，再经由色散元件，由探测器判定得到互补功率响应函数。随着测量范围增大，所需色散介质长度大大减小，当调制带有啁啾时，长度可以更小。该系统通过实验验证得到测量范围为4-19GHz。

2009年3月，北京邮电大学的李建强博士提出了利用双输出MZM产生的啁啾调制来实现频率范围可调的IFM方案。将马克增德尔调制器(MZM)的一个射频端口加载待测微波信号，另一个端口不使用，信号在MZM中进行啁啾调制，光源采用可调激光源。该实验对三种波长分别实现了不同的测量范围：1580nm波长对应9GHz的测量范围；1520nm波长对应10.5GHz的测量范围；1460nm波长对应12.7GHz的测量范围。

2012年4月，浙江大学的Chenhui Ye提出一种基于法布里-帕罗滤波器的多频点的全光IFM方案。将待测微波信号直接调制到强度调制器上，通过测量经过法布里-帕罗滤波器的可调光载波和它上下边带之间的时延计算IFM。该系统的识别度、准确度和分辨率分别为0.1，0.09，0.2GHz。另外，该系统如果使用更宽带宽的调制器，可以测量更高频率的信号。但是，这种方法是靠光源的波长扫描实现多点测量，光源漂移1pm，系统误差就达到了125MHz，测量误差较大。

综上，现有技术中的瞬时测量系统及方法普遍存在瞬时频率的测量范围和测量精度互斥问题，难以满足瞬时频率测量过程中对测量范围和测量精度的要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种瞬时频率测量方法及系统，以满足瞬时频率测量对测量范围和测量精度的要求。

第一方面，本发明实施例提供了一种瞬时频率测量方法，包括：

偏振调制器将待测微波信号与第一可调光源及第二可调光源进行偏振调制，得到待测调制信号；

偏振分束器将所述待测调制信号分为第一支路光信号及第二支路光信号；

第一偏振控制器及第一检偏器对所述第一支路光信号进行相位调制；

第二偏振控制器及第二检偏器对所述第二支路光信号进行强度调制；

第一色散元件对所述相位调制后的第一支路光信号进行色散衰减；

第二色散元件对所述强度调制后的第二支路光信号进行色散衰减；

第一光电探测器将色散衰减后的所述第一支路光信号转变成第一支路电信号；

第二光电探测器将色散衰减后的所述第二支路光信号转变成第二支路电信号；

所述第一光电探测器及所述第二光电探测器将所述第一支路电信号及所述第二支路电信号输入数字处理单元；

所述数字处理单元根据所述第一光电探测器及所述第二光电探测器输入的信号得到所述待测微波信号的瞬时频率。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述偏振调制器将待测微波信号与第一可调光源及第二可调光源进行偏振调制之前，还包括：

第三偏振控制器对所述第一可调光源进行输出角度的偏振控制；

第四偏振控制器对所述第二可调光源进行输出角度的偏振控制；

所述第三偏振控制器输出所述第一可调光源与所述第四偏振控制器输出所述第二可调光源的输出角度之和为90度。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述数字处理单元根据所述第一光电探测器及所述第二光电探测器输入的信号得到所述待测微波信号的瞬时频率，包括：