[发明专利]提高微波信号到达角精度的测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种提高微波信号到达角精度的测量系统及测量方法：激光源连接光耦合器输入侧，光耦合器3端口连接一号偏振控制器，4端口连接二号偏振控制器，一号偏振控制器串联双平行马赫‑曾德尔调制器、一号低频光电探测器、一号低频频谱分析仪，二号偏振控制器串联三号双驱动马赫‑曾德尔调制器、二号低频光电探测器、二号低频频谱分析仪；一号双驱动马赫‑曾德尔调制器一端口连接二号天线，一端口经一号功率分配器连接一号天线；二号双驱动马赫‑曾德尔调制器一端口接地，一端口经二号功率分配器连接本机振荡器；三号双驱动马赫‑曾德尔调制器一端口经一号功率分配器连接一号天线，一端口经二号功率分配器连接本机振荡器。

技术领域

本发明涉及微波技术领域和光通信技术领域，更具体地说，是涉及一种提高微波信号到达角精度的测量系统及测量方法。

背景技术

在现代国防电子战系统以及雷达系统中，测量微波信号的瞬时频率、强度和估算信号到达角有着广泛的应用。这些系统通常需要在高频率下运行并不受电磁干扰的影响。尽管电子元器件可以实现基本功能，但是由于其存在各种瓶颈，很难实现高频段微波信号到达角的测量。随着科技的进步，微波光子学克服了电子元器件对于技术的局限性。由于具有诸如瞬时带宽大、抗电磁干扰能力强、便携的尺寸、重量轻和低损耗等优点，微波光子技术被广泛用于微波产生、传输、微波信号测量和微波频谱的分析。

目前关于基于微波光子技术的微波信号到达角测量系统的报道有很多。基本测量原理是测量到达天线阵列各个天线单元的微波信号之间的相对时间延迟或相移。根据实现方式的不同，主要可以分为三种：(1)将两个天线接收的微波信号及其相位延迟分量加载到两个光电调制器，通过测量光载波功率获得的相移，从而得到到达角；(2)采用双平行马赫-曾德尔调制器(DP-MZM)或双驱动MZM构成的并行光延迟结构，通过抑制光载波，测量光边带功率来获得相位延迟，从而得到到达角；(3)将输入的高频微波信号降频为较低频率的中频(IF)信号。通过在光电检测之后在示波器上比较中频信号的相位来完成输入微波信号的到达角的测量。

通过测量光载波功率从而测量到达角的方法是基于一阶微波信号调制边带功率来确定的。但是，从实验结果可以看出，当在较大相位差情况下，随着相位差的变化，边带功率的变化很小。尽管商用光功率计的分辨率可以达到0.01dB，但实际上光纤线路由于激光源功率变化和调制器偏置漂移而具有轻微的功率波动。这种功率波动会导致较大的到达角测量误差。

此外，输出的一阶微波信号调制边带功率取决于调制系数，而调制系数又取决于接收到的微波信号幅度。所以测量光载波功率从而测量到达角的方法，往往需要提前测量输入信号幅度，也就是需要事先校准测量设备。

发明内容

为了解决当前微波信号到达角的测量瓶颈，本发明提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器的微波信号到达角测量的简单方法，即一种提高微波信号到达角精度的测量系统及测量方法，可以解决上述问题，还具有测量多个微波信号到达角的能力。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明提高微波信号到达角精度的测量系统，包括激光源、一号天线、二号天线，所述激光源输出端连接光耦合器输入侧1端口或2端口，所述光耦合器输出侧3端口连接一号偏振控制器输入端，所述光耦合器输出侧4端口连接二号偏振控制器输入端，所述一号偏振控制器输出端依次串联双平行马赫-曾德尔调制器、一号低频光电探测器、一号低频频谱分析仪，所述二号偏振控制器输出端依次串联三号双驱动马赫-曾德尔调制器、二号低频光电探测器、二号低频频谱分析仪；

所述双平行马赫-曾德尔调制器由两个子MZM和一个主MZM构成，两个子MZM内嵌在主MZM的两个调制臂上，两个子MZM包括一号双驱动马赫-曾德尔调制器和二号双驱动马赫-曾德尔调制器，主MZM采用双驱动马赫-曾德尔调制器；所述一号双驱动马赫-曾德尔调制器、二号双驱动马赫-曾德尔调制器、主MZM、三号双驱动马赫-曾德尔调制器的电源输入端口分别连接一号直流偏置电压源、二号直流偏置电压源、三号直流偏置电压源、四号直流偏置电压源；