[发明专利]基于频率—相位斜率映射的微波频率测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于频率—相位斜率映射的微波频率测量方法，将待测微波信号分为两路并在这两路微波信号间引入匀速变化的延时差；然后测出引入延时差后的两路微波信号间的相位差随时间变化的斜率；最后根据所述斜率与待测微波信号频率之间的单调线性映射关系，得到待测微波信号频率。本发明还公开了一种基于频率—相位斜率映射的微波频率测量装置。相比现有技术，本发明可有效避免频率测量中的模糊问题，提高频率测量精度，同时系统结构简单，实现成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种微波频率测量方法、装置。

背景技术

频率是微波信号的重要参数，对微波频率的测量是现代电子系统至关重要的组成部分，如雷达、通信与电子战系统。随着电子系统的发展，它们的带宽越来越大，对频率测量系统所能测量的频率范围也提出了越来越高的要求。然而，传统的基于电器件实现的测频系统由于受电器件带宽的限制，已经无法满足电子应用系统对测频带宽的需求。

随着现代微波光子技术的发展，研究人员提出许多基于微波光子技术实现的微波测频系统，它们借助微波光子技术的的大带宽、低损耗和抗电磁干扰等优势，实现对较宽频率范围的微波信号的精确频率测量。根据原理的不同，这些微波光子测频系统可以分为三类：频率-时间映射，频率-空间映射，频率-功率映射。频率-时间映射是借助色散模块将不同的频率映射为不同的时延差，然而该方法可测的最低频率和灵敏度受限于光开关的速度和实时示波器的采样率【L.V.T.Nguyen,“Microwave photonic technique for frequencymeasurement of simultaneous signals,”IEEE Photon.Technol.Lett.,vol.21,no.10,pp.642–644,May 2009.】；频率-空间映射又称信道化，它一般采用上变频-分束的结构，即先将微波调制到光载波上，然后借助光信道化将已调制信号分为多个含有光滤波效应的支路，最终根据每个支路的光谱就可推断出微波信号所包含的频率分量。然而，该方案的频率分辨率受限于光信道的宽度，一般较差。另外，如果想到达到较大的频率测量范围，需要较多的光电探测器，增加了系统的成本与复杂度【X.Zou,W.Li,W.Pan,L.Yan,and J.Yao,“Photonic-assisted microwave channelizer with improved channelcharacteristics based on spectrum controlled stimulated Brillouinscattering,”IEEE Trans.Microw.Theory Techn.,vol.61,no.9,pp.3470–3478,Sep.2013.】；频率-功率方案有多种实现方式，有基于色散引入的衰落效应的，该类方案最终转化的功率为微波功率；有基于光滤波器和微波光子滤波器的，该类方案最终转化的功率可以是光功率，也可以是微波功率；还有基于非线性混频效应的，它们将频率映射为直流电压。无论上面哪种方式，都存在映射函数非单调引入的模糊问题，限制测量频率范围【S.L.Pan and J.P.Yao,“Photonics-based broadband microwave measurement,”J.Light.Technol.,vol.35,no.16,pp.3498-3513,Aug.2016.】。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于频率—相位斜率映射的微波频率测量方法，可有效避免频率测量中的模糊问题，提高频率测量精度，同时系统结构简单，实现成本低廉。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

基于频率—相位斜率映射的微波频率测量方法，将待测微波信号分为两路并在这两路微波信号间引入匀速变化的延时差；然后测出引入延时差后的两路微波信号间的相位差随时间变化的斜率；最后根据所述斜率与待测微波信号频率之间的单调线性映射关系，得到待测微波信号频率。