一種超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝置，屬于微波光子學技術領域，由激光器、耦合器、相位調制器、偏振控制器、高非線性光纖、環行器、第一雙平行MZ調制器、第二雙平行MZ調制器、強度調制器、微波耦合器、光電探測器和網絡分析儀組成；利用高非線性光纖的受激布里淵散射效應對相位調制器輸出的一階上邊帶信號進行增強或減弱，打破相位調制器輸出信號一階上下邊帶的強度平衡，從而實現待測多頻微波信號的瞬時頻率測量。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝置，屬于微波光子學
，由激光器、耦合器、相位調制器、偏振控制器、高非線性光纖、環行器、第一雙平行MZ調制器、第二雙平行MZ調制器、強度調制器、微波耦合器、光電探測器和網絡分析儀組成；利用高非線性光纖的受激布里淵散射效應對相位調制器輸出的一階上邊帶信號進行增強或減弱，打破相位調制器輸出信號一階上下邊帶的強度平衡，從而實現待測多頻微波信號的瞬時頻率測量。【專利說明】一種超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝
本專利技術屬于微波光子學
，具體涉及一種基于高非線性光纖受激布里淵散射效應的超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝置。
技術介紹
瞬時頻率測量是現代電子戰中的一項關鍵技術，對敵方的偵查、干擾、對抗與信息俘獲都需要首先偵知對方的電磁輻射信息。通過瞬時頻率測量可以提供最初檢測到的關于輸入信號的威脅分類，可以快速的定位未知信號的頻段，用以輔助查明敵方電子設備的類型，數量等重要信息，利于采取合理的攻擊或應對措施。傳統的電子頻率測量機制的性能由于電子瓶頸將不能滿足未來戰爭的需要。利用新興的微波光子技術，通過引入光子技術來實現微波系統中較難實現的信號處理功能，可以實現低損耗、小尺寸、輕重量、寬帶寬、電磁干擾免疫的微波信號處理系統。光子輔助的瞬時頻率測量方法被認為是一種充滿前景的解決方法，并應用于寬帶的瞬時頻率測量系統中。當前的微波光子頻率測量手段在解決了電子瓶頸的同時，也面臨著諸多挑戰，微波光子的鏈路性能對測頻能力的影響，特別是靈敏度、動態范圍以及多頻率測量等性能也有待進一步提高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于高非線性光纖的受激布里淵散射效應的高精度的超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝置。本專利技術所述的超寬頻率范圍的多頻微波信號光子頻率測量裝置如圖1所示，由激光器、耦合器、相位調制 器、偏振控制器、高非線性光纖、環行器、第一雙平行MZ調制器、第二雙平行MZ調制器、強度調制器、微波耦合器、光電探測器和網絡分析儀組成；利用高非線性光纖的受激布里淵散射效應對相位調制器輸出的一階上邊帶信號進行增強或減弱，打破相位調制器輸出信號一階上下邊帶的強度平衡，從而實現待測多頻微波信號的瞬時頻率測量。激光器輸出頻率為f。的光信號，耦合器按1:1將該光信號分成上、下兩個支路，其中上支路的光信號在相位調制器中被網絡分析儀輸出的具有一定頻帶寬度的小幅微波信號調制，然后經偏振控制器送入到高非線性光纖中；下支路的光信號首先通過第一雙平行MZ調制器，被頻率為2&的微波信號調制(&為高非線性光纖的受激布里淵散射的頻移量)，通過調整第一雙平行MZ調制器I的直流偏置電壓，使其僅輸出一階上邊帶信號，該一階上邊帶信號的頻率為f；+2fB ;此一階上邊帶信號繼續經第二雙平行MZ調制器2調制，第二雙平行MZ調制器2所加的微波信號是待測的多頻微波信號，其頻率分別為fxl、fx2、fx2、…、fxn，多頻微波信號經微波耦合器耦合后加入到第二雙平行MZ調制器2中；調整第二雙平行MZ調制器I的直流偏置電壓，使第二雙平行MZ調制器2也僅輸出一系列的一階上邊帶信號，一系列一階上邊帶信號的頻率為 ?；+%+?.χ1、?；+%+?.χ2、--.Β+?.χ3、…、fe+2fB+fxn ;這一系列的一階上邊帶信號繼續傳播被強度調制器調制，強度調制器所施加的微波信號的頻率為4，調整強度調制器的直流偏置電壓，使其處于載波抑制的雙邊帶輸出狀態，則調制后輸出信號的頻率為 fc+fB+fxl 和 fc+3fB+fxl,fc+fB+fx2 和 fc+3fB+fx2,fc+fB+fx3 和 fc+3fB+fx3、…、f和f；+3fB+fxm，這些對兒頻率間隔均為2fB的載波抑制的雙邊帶信號作為受激布里淵散射的泵浦信號經過環形器的端口 I輸入，從環形器的端口 2送入高非線性光纖中，和偏振控制器輸出的經相位調制器調制的信號在高非線性光纖中發生受激布里淵散射，然后通過環形器的端口 2輸入，從環形器的端口 3輸出被光電探測器探測后送入網絡分析儀，從而完成對未知頻率的測量。網絡分析儀輸出一系列頻率的信號經相位調制器調制，若采用小信號調制，則僅考慮輸出信號的一階邊帶，由于相位調制器輸出的一階上、下邊帶的信號強度相等，相位相反，如果相位調制后直接探測，將不會有微波信號被探測到。如果把相位調制的信號輸入到高非線性光纖中，并在相反的方向引入泵浦信號，則有受激布里淵散射效應發生，相應頻率的一階上邊帶信號將被增強或減弱，由于此頻率的一階上、下邊帶的強度不相等，因此可以被探測到，并在網絡分析儀上顯示出該頻率的微波信號。本專利技術就是基于這樣的原理實現微波頻率的多頻瞬時測量。當采用一 個泵浦信號fp時，這個泵浦信號會在fp±fB處分別產生增益和損耗，對應增益和損耗區的微波信號都將會被探測而在網絡分析儀上顯示出來，當對多個頻率同時測量時，如果存在兩個未知頻率fyl=fy2_2fB時，由fyl引起的損耗區剛好與fy2引起的增益區疊加在一起，使得fy2這個信號不能被正確的測量，即采用一個泵浦信號時，該頻率測量裝置在進行多個頻率成分同時測量時的頻率測量范圍為2fB。本專利技術采用兩個頻率間隔為2fB的泵浦信號fpl和fp2 (其中fpl=fp2_2fB)，兩個泵浦信號相互作用后產生受激布里淵增益和損耗區對應的頻率分別為〖-和fp2+fB，此時頻率測量范圍為4fB。假設被測信號有兩個頻率信息fxl、fx2，激光器發出的光在上支路經相位調制器被網絡分析儀輸出的頻率為fml、fm2、fm3、…fmn的微波信號調制，其頻譜如圖2所示。在下支路，激光器發出的光首先經雙平行MZ調制器I被頻率為2fB的微波信號調制，使第一雙平行MZ調制器I工作在載波抑制的單邊帶工作狀態，其輸出僅為一階上邊帶f；+2fB，見圖3，然后頻率為f；+2fB的信號繼續經第二雙平行MZ調制器2被頻率為fxl和fx2的待測微波信號調制，第二雙平行MZ調制器2工作在載波抑制的單邊帶工作狀態，其輸出僅為一階上邊帶?；+%+?.χ1，f；+2fB+fx2，見圖4，這兩個一階上邊帶繼續經強度調制器被頻率為fB的信號調制，調整強度調制器的直流偏置電壓，使其輸出為載波抑制的雙邊帶調制，輸出頻率為fc+fB+fxi和f；+3fB+fxl，fc+fB+fx2和f；+3fB+fx2兩對的泵浦信號，見圖5，這兩對頻率間隔分別為2fB的信號將作為受激布里淵散射效應的泵浦信號，這些泵浦信號通過環形器的端口 I輸入，從環形器的端口 2送入高非線性光纖中。在高非線性光纖中，相位調制器輸出的信號經偏振控制器調整適當的偏振態之后和泵浦信號相互作用，發生受激布里淵散射效應，見圖6。由于網絡分析儀輸出為一系列頻率的微波信號經相位調制后，一階上邊帶信號中必有比泵浦信號fJfffxl和fJfffx2頻率分別低fB的兩個信號f；+fml和f；+fm2，由于受激布里淵散射效應，這兩個邊帶信號將被增強，從而使和f；+fml這兩個邊帶信號的強度不再相等，fc-fffl2和f；+fm2這兩個邊帶信號的強度也不再相等，因此頻率為fml和fm2的信號將在網絡分析儀上被探測輸出本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種超寬頻率范圍的多頻微波信號的光子瞬時頻率測量裝置，其特征在于：由激光器、耦合器、相位調制器、偏振控制器、高非線性光纖、環行器、第一雙平行MZ調制器、第二雙平行MZ調制器、強度調制器、微波耦合器、光電探測器和網絡分析儀組成；高非線性光纖的受激布里淵散射的頻移量為fB；激光器輸出頻率為fc的光信號，耦合器按1：1將該光信號分成上、下兩個支路，其中上支路的光信號在相位調制器中被網絡分析儀輸出的具有一定頻帶寬度的小幅微波信號調制，然后經偏振控制器送入到高非線性光纖中；下支路的光信號首先通過第一雙平行MZ調制器，被頻率為2fB的微波信號調制，通過調整第一雙平行MZ調制器的直流偏置電壓，使其僅輸出一階上邊帶信號，該一階上邊帶信號的頻率為fc+2fB；此一階上邊帶信號繼續經第二雙平行MZ調制器調制，第二雙平行MZ調制器所加的微波信號是待測的多頻微波信號，其頻率分別為fx1、fx2、fx2、…、fxn，多頻微波信號經微波耦合器耦合后加入到第二雙平行MZ調制器中；調整第二雙平行MZ調制器1的直流偏置電壓，使第二雙平行MZ調制器也僅輸出一系列頻率為fc+2fB+fx1、fc+2fB+fx2、fc+2fB+fx3、…、fc+2fB+fxn的一階上邊帶信號；這一系列的一階上邊帶信號繼續傳播被強度調制器調制，強度調制器所施加的微波信號的頻率為fB，調整強度調制器的直流偏置電壓，使其處于載波抑制的雙邊帶輸出狀態，則調制后輸出信號的頻率為fc+fB+fx1和fc+3fB+fx1、fc+fB+fx2和fc+3fB+fx2、fc+fB+fx3和fc+3fB+fx3、…、fc+fB+fxm和fc+3fB+fxm，這些對兒頻率間隔均為2fB的載波抑制的雙邊帶信號作為受激布里淵散射的泵浦信號經過環形器的端口1輸入，從環形器的端口2送入高非線性光纖中，和偏振控制器輸出的經相位調制器調制的信號在高非線性光纖中發生受激布里淵散射，然后通過環形器的端口2輸入，從環形器的端口3輸出被光電探測器探測后送入網絡分析儀，從而完成對未知頻率的測量。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：董瑋，陳維友，張歆東，劉彩霞，阮圣平，肖永川，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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