[发明专利]相位变化测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号测量领域，尤其是涉及相位变化测量系统。

背景技术

微波频率源是现代微波系统中最重要的核心部件之一，有微波系统的“心脏”之称。在微波源的各项参数中，由于微波源的相位噪声决定了整个系统的相位噪声，因此相位噪声极其重要。随着技术的不断发展，各种微波设备对振荡信号的相位噪声要求越来越高。相位噪声是用来表征一个微波源的短期频率稳定度。信号的相位和相位变化是许多领域需要精密测量的参数，例如精密干涉测量、包括引论波探测、相对论验证实验、精密惯性系统传感器等。

通常对微波相位噪声的测量是通过采用频谱仪或者是相噪分析仪对微波相位噪声直接进行分析。它的基础是对信号的相位及其变化进行探测和分析。但频率仪制造技术的限制导致了频谱仪的平均噪声电平较高，测量的动态范围较小，以及分析带宽偏大、分析带宽精度不高等缺陷，因此限制了直接频谱测量法在相位噪声测量方面的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种相位变化测量系统，通过利用两个光学频率梳单元的拍频信号来测量微波信号的相位变化，由于拍频信号可以放大微波信号的相位变化，因此可以通过测量拍频信号的频率、以及该拍频信号频率在光学频率梳单元输出的激光信号中对应的梳齿序号值，从而可以高精度地测量微波信号相位的微小变化。

根据本发明的一个方面，提供一种相位变化测量系统，其中该系统包括第一飞秒光学频率梳单元、第二飞秒光学频率梳单元、参考微波单元、偏移频率锁定单元、参考激光单元、第一重复频率锁定单元、频率综合单元、第二重复频率锁定单元、第一拍频单元、测量单元，其中：

参考微波单元，用于向偏移频率锁定单元提供参考微波信号；

偏移频率锁定单元，用于分别将第一飞秒光学频率梳单元和第二飞秒光学频率梳单元的载波包络偏移频率锁定为参考微波信号的频率；

参考激光单元，用于向第一重复频率锁定单元提供参考激光信号；

第一重复频率锁定单元，用于利用参考激光信号对第一飞秒光学频率梳单元的重复频率进行锁定；

频率综合单元，用于接收待测微波信号，并将待测微波信号的频率变换到与第二飞秒光学频率梳单元的重复频率相同的频率上，并将经变换处理的待测微波信号发送给第二重复频率锁定单元；

第二重复频率锁定单元，用于利用经变换处理的待测微波信号对第二飞秒光学频率梳单元的重复频率进行锁定；

第一飞秒光学频率梳单元和第二飞秒光学频率梳单元，用于分别将输出的激光信号提供给第一拍频单元；

第一拍频单元，用于对来自第一飞秒光学频率梳单元和第二飞秒光学频率梳单元的激光信号进行拍频处理，并将得到的拍频结果提供给测量单元；

测量单元，用于从拍频结果中选择任一个第一波长所对应的拍频信号，确定拍频信号的频率值在第一飞秒光学频率梳单元输出的激光信号中对应的梳齿序号值，利用拍频信号的频率除以所述梳齿序号值，从而得到待测微波信号的相位变化值，其中第一波长同时包括在第一飞秒光学频率梳单元和第二飞秒光学频率梳单元输出的激光信号中。

本发明通过将第一飞秒光学频率梳单元和第二飞秒光学频率梳单元的载波包络偏移频率锁定为参考微波信号的频率，利用参考激光信号对第一飞秒光学频率梳单元的重复频率进行锁定，利用待测微波信号对第二飞秒光学频率梳单元的重复频率进行锁定，对来自第一飞秒光学频率梳单元和第二飞秒光学频率梳单元的激光信号进行拍频处理，并从拍频结果中选择任一个第一波长所对应的拍频信号，确定拍频信号的频率值在第一飞秒光学频率梳单元输出的激光信号中对应的梳齿序号值，利用拍频信号的频率除以所述梳齿序号值，从而得到待测微波信号的相位变化值，其中第一波长同时包括在第一飞秒光学频率梳单元和第二飞秒光学频率梳单元输出的激光信号中。由于拍频信号可以放大微波信号的相位变化，因此可以通过测量拍频信号的频率、以及该拍频信号频率在光学频率梳单元输出的激光信号中对应的梳齿序号值，从而可以高精度地测量微波信号相位的微小变化。

附图说明

图1为本发明相位变化测量系统一个实施例的示意图。

图2为本发明相位变化测量系统另一实施例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。