[发明专利]紧凑型瞬时微波频率光子测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子学技术领域，更具体的说是涉及一种紧凑型瞬时微波频率光子测量系统，该系统利用直调分布反馈激光器和马赫-曾德尔(M-Z)滤波器实现瞬时频率测量。

背景技术

瞬时微波频率(频段300MHz～300GHz)的测量是电子对抗的关键技术之一，诸如军事信息的截获和窃听、雷达干扰和反干扰能力等。然而，基于电子学器件进行微波信号测量由于受限于电子瓶颈和瞬时带宽的限制，很难实现宽频段覆盖范围、低误差的瞬时测量。微波光子学的兴起给瞬时微波频率测量开辟了一条新的思路。基于光子技术的瞬时微波频率测量具有宽频段覆盖范围，低误差，抗电磁干扰能力强等一系列优点，因此近几年瞬时微波频率的光子测量技术成为了一个研究热点。

就目前报道的情况来看，瞬时微波频率测量的光子技术方案大致可以划分为三类：

I、频率-空间映射型。在此方案中，微波频率信息被映射到空间位置上，因此这种方法也被称为信道化滤波器型测频。例如，微波信号输入到Bragg基元中生成声波，该声波频率的大小将改变Bragg基元的衍射率；当一束激光入射时，其偏转的衍射角随微波频率的大小不同而变化，运用光探测器检测光强的分布即可推算出衍射角度，即得到微波频率，但这种方法需要利用分离的器件形成体光栅和高精度探测器阵列，具行不易集成、振动稳定性差、成本高等缺点；

II、频率-时域映射型。频率-时域映射型测频方案借助时延介质将频率信息转换成时域功率分布，通过分析时域功率的分布获得频率信息。此方案的测量精度依赖色散介质的色散长度积，更重要的是此方案需要复杂的后台处理过程来界定光功率的阶跃变化；

III、频率-功率映射型。此方案的物理机制是将微波信号的频率信息转换成幅度(或功率)信息，通过检测幅度信息间接测量出待测频率值。

方案III与方案I和II相比，具有后台信息处理简单，成本低优点；但现有文献报道的功率映射型方案一般都采用外调制的方法，从而使测量系统具有偏振相关、插入损耗大等缺点；需要大的色散长度积来提高测量精度，使系统体积庞大、不易集成；同时由于采用多个激光光源，光源间功率的相对稳定性较难保证，所以使测量精度大幅度降低。

因此，如何实现高频段、紧凑、功率补偿、低插入损耗、偏振不相关的瞬时频率测量是亟需解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种紧凑型瞬时微波频率光子测量系统，以解决微波源低频、高相位噪声、不易精确调谐和高插入损耗问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种紧凑型瞬时微波频率光子测量系统，包括：

一接收天线1；

一微波功率放大器2，该微波功率放大器2的输入端与接收天线1连接；

一高速直调激光器3，从微波功率放大器2输出端输出的微波信号加载到高速直调激光器3上；

一环行器4，该环行器的第一端口A与高速直调激光器3连接；

一可调谐相移光栅5，该可调谐相移光栅5的一端与环行器的第二端口B连接；

一可调谐M-Z干涉仪6，该可调谐M-Z干涉仪6输入端与环行器4的第三端口C连接；

一第一高速光子探测器7，该第一高速光子探测器7与可调谐M-Z滤波器6的第一输出端E连接；

一第二高速光子探测器8，该第二高速光子探测器8与可调谐M-Z滤波器6的第二输出端F连接；

一比较器9，该比较器9的两个端口分别与第一高速光子探测器7和第二高速光子探测器8连接。

上述方案中，所述高速直调激光器3是微波封装的分布反馈半导体激光器，其中心波长位于光纤通信波长范围。

上述方案中，载波的功率是通过所述环行器4加所述可调谐相移光栅5压制的，或是通过F-P标准具压制。

上述方案中，所述可调谐相移光栅5写在光敏光纤上，或者是写在载氢的单模光纤上，其透射波长是通过温控或应力调谐的，所述可调谐相移光栅5的中心透射波长与所述高速直调激光器3的中心波长对准。

上述方案中，所述可调谐M-Z干涉仪6是通过应力或热控制实现调谐，使载波功率分别与可调谐M-Z滤波器6输出端口的峰值和谷值对准。

上述方案中，所述接收天线1接收到的微波信号经过微波功率放大器2后直接加载到高速直调激光器3上，从而在载波频率两侧产生携带微波频率信息的双边带，通过应力或热调谐相移光栅的透射谱线，使透射中心波长与载波波长对准，从而将载波功率压制。