[发明专利]基于超快光学扫频的宽带微波测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于超快光学扫频的宽带微波测量方法，用待测微波信号对光载波进行调制，生成仅保留单边一阶边带的调制光信号；将所述调制光信号与一路线性调频光信号耦合后进行光电探测；然后利用一中频窄带带通滤波器对光电探测所得电信号进行滤波，并提取滤波后信号的包络；根据所述滤波后信号的包络进行时频对应，得到待测微波信号的频谱。本发明还公开了一种基于超快光学扫频的宽带微波测量装置。相比现有技术，本发明的扫描速度更快，扫描范围更大，工作频率及带宽更灵活。

技术领域

本发明涉及一种微波频率测量方法，尤其涉及一种微波光子辅助的，具有更大测量范围的宽带微波测量方法。

背景技术

微波频率测量广泛应用于无线通信、电子战等领域。电子技术的迅速发展使得电子战中对电磁频谱权的争斗愈发激烈，未来电子战将面对愈发复杂且多变的电磁环境，这就对微波频率测量技术的测量速度提出了更高要求。同时，随着电力系统向高频、宽带的方向发展演进，微波瞬时频率测量方法也相应的需要具有更宽的高频测量范围。然而由于电子器件工作带宽的限制，传统的频率测量方法面临着测量速度慢、工作频率低、带宽小、测量范围有限等问题。

相较于工作于纯电域内的传统微波频率测量技术，微波光子频率测量技术可突破上述局限，它具有低损耗、高带宽和强抗电磁干扰能力等优势，但是现有的微波光子频率测量方法仍存在测量效率较低、测量范围较小及可测量型号种类有限等问题。

为了提高微波光子频谱测量技术性能，潘时龙课题组在一篇中国发明专利CN108918967A中提出了“基于微波光子倍频与混频的频谱实时监测方法及装置”。该技术的思路是将电域内的待测微波信号和本振线性调频信号电光调制于同一光载波上，通过筛选出同一侧的本振线性调频信号n阶边带和待测微波信号一阶边带并对这两个边带进行光电探测实现了扫频范围的n倍扩大，n为正整数；然后利用一窄通带中频带通滤波器对所得电信号进行滤波，并提取滤波后信号的包络；根据所述滤波后信号的包络进行时频对应，得到待测微波信号的频谱。该技术在一定程度上扩大了测频范围，改善了频谱监测系统性能。但该方法本质上仍采用电子信号源在电域内产生电扫频信号，其重复频率低、重复周期大，使得系统的扫频速率处于兆赫兹量级、测量周期处于微秒量级，难以进一步提升；且产生的线性调频电信号中心频率及带宽难以增大，导致系统的测量范围有限，且在对线性调频信号进行调制过程中存在边带混叠问题影响，使得线性调频信号的带宽进一步受限，系统的测量范围更加难以扩大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的不足，提供一种基于超快光学扫频的宽带微波测量方法，其扫描速度更快，扫描范围更大，工作频率及带宽更灵活。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

基于超快光学扫频的宽带微波测量方法，用待测微波信号对光载波进行调制，生成仅保留单边一阶边带的调制光信号；将所述调制光信号与一路线性调频光信号耦合后进行光电探测；然后利用一中频窄带带通滤波器对光电探测所得电信号进行滤波，并提取滤波后信号的包络；根据所述滤波后信号的包络进行时频对应，得到待测微波信号的频谱。

进一步地，所述时频对应具体按照下式：

其中，t为时间，t₁、t₂分别为所述线性调频光信号的起始频率f₁和终止频率f₂的对应时刻，f_c为所述光载波的频率，f_I为所述窄通带中频带通滤波器的通带中心频率，f_R为待测微波信号的频率。

作为其中一个优选方案，通过将脉冲光信号依次进行滤波、色散展宽生成所述线性调频光信号。

作为另一个优选方案，通过可调谐激光器生成所述线性调频光信号。