[发明专利]扫频源瞬时频率检测方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术领域，特别涉及一种扫频源瞬时频率检测方法与系统。

背景技术

理想情况下，扫频源是输出射频频率随时间线性变化的一种微波源。扫频源广泛用于各种场合，例如：在频率调制连续波雷达系统中作为信号发生器；在频谱仪中作为频率参考本振；在激励输入/响应测量中作为激励源等。在每个扫频周期中，扫频源输出频率随时间的变化基本是固定的。但是，由于扫频源本身电路的非理想性，其输出的频率随时间变化是非线性的，并且存在由于电路频带切换导致的扫描中断故障。也即，扫频信号的频率不是连续地扫描，而是扫描一段时间，中断一段时间，然后继续扫描，如此若干次；并且扫描信号的这种扫描、中断规律保持固定并不断重复。所以，为了得到理想的工作性能，必须对扫频源一个扫频周期中输出频率随时间变化的规律进行测量，这种输出规律包括每个时刻的瞬时频率以及扫频过程中的中断开始和结束时间。

目前，对扫频源的校准技术主要基于电测量。例如可以使用实时采样示波器对输出频率采样记录，然后对采样数据进行分析得到每时每刻的输出瞬时频率和中断故障情况。

还可以使用包络检波电路滤掉扫频源输出的高频分量，只保留低频或者直流部分，这样就可以检测出扫频源输出在何时中断和中断持续的时间。

上述的实时采样示波器的检测方法，受制于示波器的带宽，一般只能到10GHz以下。可是扫频源的瞬时频率往往能达到40GHz甚至更高。如此高的瞬时频率已经超过了目前ADC的最高带宽，因此还必须配备价格昂贵的高频混频器和本振微波源，成本很高。采用包络检波电路虽然可以检测扫频源在整个频段输出的故障情况，但是不能测量瞬时输出频率，因此不能实现完全校准。

总的来说，目前的方法无法低成本地实现超宽带扫频源瞬时输出频率和故障的同时检测。并且，在对测量的实时性要求比较高的场合，上述方法的性能都不够好。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何检测超宽带扫频源瞬时频率。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种扫频源瞬时频率检测方法，包括以下步骤：

S1：将扫频源输出的扫频信号调制到光场上，并将调制后的信号分成两路；

S2：采用周期性编码序列调制第一路信号，经过光电转换得到扫频信号和周期性编码序列的第一拍频信号，并对所述第一拍频信号进行低通滤波；同时采用参考微波信号调制第二路信号，经过光电转换得到扫频信号和参考微波信号的第二拍频信号，并对所述第二拍频信号进行低通滤波；

S3：同步实时采样低通滤波后的第一拍频信号和第二拍频信号，并根据采样信号计算得到扫频源瞬时频率。

其中，所述步骤S1中，将激光器发出连续光和扫频源输出的扫频信号输入电光调制模块，以将所述扫频信号调制到光场上。

其中，所述周期性编码序列的码速率大于扫频信号扫频范围。

其中，所述周期性编码序列的重复频率与实时采样的采样速率相同。

其中，在扫频信号的一个连续扫频时间范围内，所述参考微波信号频率与所述连续扫频时间范围内任意一个扫频信号的频率值相等。

其中，低通滤波时的滤波带宽是同步采样速率的一半。

其中，低通滤波后的所述第一拍频信号f_beat和瞬时频率f_s之间的关系满足：

f_beat=|f_s-kΩ|

其中k是此时刻编码序列中距离f_s最近的那个频率的指数，Ω为编码序列的重复频率；

检测第二拍频信号，当第二拍频信号频率为0，由参考微波信号的频率f_r求解此时刻的k值，k=f_r/Ω，对第一路信号实时采样后的信号采用短时傅里叶变换进行处理得到f_beat，以根据以上的公式求解得到f_s。

本发明还提供了一种扫频源瞬时频率检测系统，包括：

连续激光源，用于发出连续激光；

第一电光调制模块，连接所述连续激光源，用于接收扫频源输出的扫频信号和所述连续激光，将扫频信号调制到连续激光的光场上，并将调制后的光信号分成两路；

第二电光调制模块，连接所述第一电光调制模块，用于接收第一路光信号，并采用周期性编码序列调制第一路光信号，得到调制后的第一路光信号；