[发明专利]一种超宽带快速电磁环境感知装置及其感知方法

说明书

本发明涉及一种超宽带快速电磁环境感知装置及其感知方法，包括前端电场传感器模块和后端光电处理模块两部分。基于两个213.226MHz和216.495MHz重复频率的飞秒脉冲激光器和双路同极化光学电场传感器，对宽带信号进行欠采样，并最终实现宽频带信号的快速感知，将其接收带宽降低到110MHz范围以内，后端光电处理模块可采用250MHz数据采集卡进行采集，降低了后端采集设备的采样率要求，提升了系统全频带单次测量速度。该装置中设置了重频实时测量、链路光功率实时调节功能，保证系统测量的准确性和稳定性，环境适应性得到极大提升。

技术领域

本发明属于电场感知领域，尤其基于飞秒脉冲光源的超宽带快速电磁环境感知装置及其感知方法。

背景技术

电磁环境传感在电磁兼容(EMC)设计中具有重要作用。电子技术的发展，导致电子电力系统中设备复杂度升高，众多设备被集成在同一系统或平台，其频谱成分复杂、设备间的互相扰动增加，电磁兼容问题越发凸显。因此，电磁兼容性成为衡量一个设备或系统性能的重要指标。电磁兼容设计过程中，工程设计人员需要预先根据设备内部电磁发射特征，进行“设计-测试-再设计”的迭代，一步步定位干扰源，排查可能存在的电磁兼容问题，不断完善设备性能。

电磁环境传感在军事上具有重要意义。电子技术的发展促进了军事装备的发展，装备用频设备频谱信息复杂化导致战场电磁环境复杂化，在陆、海、空、天、电磁域联合作战的要求下，战场电磁环境信息的掌握直接决定了胜利的走向。电磁环境传感可以应用于电磁环境态势感知，从时-空-频-能多维度全局性掌握战场电磁环境分布，掌握敌我电磁环境信息，保障我方处于优势地位。

传统的电磁环境感知多采用天线加超外差接收机。虽然超外差接收机可以实现很高的频段，但存在扫频速度和测量灵敏度之间的矛盾，对于快速变化的信号(如超短脉冲)，容易在扫频过程中发生漏采，从而无法获取完整的电磁环境信息。信道化接收机通过多信道的方式进行接收，可以提高接收速度，但设备复杂，成本高，对于需要大量布设传感器的战场，花费巨大。随着微波光子技术的发展，基于微波光子学的电磁信号接收设备发展迅速，其中瞬时测频技术能够获得极宽的瞬时带宽，适合应用于雷达告警等频带、响应速度要求高的场合中。但其在处理复杂多频电磁环境时测量错误率较高，且测频精度较低，难以实现更精确的电磁环境感知。

发明内容

要解决的技术问题：

针对现有技术中存在的缺陷，为实现精准、快速感知电磁环境，本发明提出一种超宽带快速电磁环境感知装置及其感知方法，包括前端电场传感器模块和后端光电处理模块两部分。本发明基于两个213.226MHz和216.495MHz重复频率的飞秒脉冲激光器和双路同极化光学电场传感器，对宽带信号进行欠采样，并最终实现宽频带信号的快速感知，将其接收带宽降低到110MHz范围以内，后端光电处理模块可采用250MHz数据采集卡进行采集，降低了后端采集设备的采样率要求，提升了系统全频带单次测量速度(低于1s)。该装置中设置了重频实时测量、链路光功率实时调节功能，保证系统测量的准确性和稳定性，环境适应性得到极大提升。

采用的技术方案如下：