[发明专利]一种实时微波脉冲啁啾检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实时微波脉冲啁啾检测装置及其检测方法。

背景技术

在时域上已通过太赫兹光谱测量系统获得了亚周期太赫兹脉冲波形，并且用Wigner-Wille分布方法对实验中所记录下来的波形进行了时频分析。在对所得到的频域中进行中心频率信息的提取时，采用的方法是将每个采样时间下的频谱峰值所对应的频率，作为这一时刻的中心频率。这个中心频率，是这个时刻瞬时频率的近似。然后把每个时刻的中心频率都标记出来，得到一条时频轨迹，从这条曲线的形状，来直观地判断脉冲是否存在啁啾。对于不啁啾的脉冲，这条曲线是与时间轴平行的直线。通过这样的方法，证实了亚周期脉冲中内禀啁啾的存在。

尽管文献中已经在太赫兹波段上验证了亚周期脉冲中自啁啾的存在。但是，在光频或者其他频段的验证，以及少周期、多周期脉冲中啁啾特性的检测与分析，依然是非常重要的。

目前还没有这样一套能够对脉冲实现实时信号探测与啁啾特性检测的系统或装置，因此本发明将主要针对微波波段的时域脉冲进行信号处理和啁啾特性的检测与分析，这将对微波波段脉冲的传输以及亚周期范围内强场与原子相互作用的研究起到重要作用。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提出一种实时微波脉冲啁啾检测装置及其检测方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种实时微波脉冲啁啾检测装置，包括信号采集器、中央控制器和显示器，且信号采集器和显示器均与中央控制器相连；

所述信号采集器具有用于与脉冲信号发生装置相连的接口；

所述中央控制器包括用于接收信号采集器输送的信息的接收模块、用于对接收模块输出的信息进行去噪滤波处理的预处理模块、用于对预处理模块输出的信息进行离散化处理并求取中心频率值的处理模块、基于处理模块输出的信息绘制啁啾特性曲线的绘图模块、保存绘图模块输出的信息的保存模块和基于绘图模块输出的结果进行啁啾特性判定的判定模块；

所述接收模块、预处理模块、处理模块、绘图模块、保存模块和判定模块依次相连；

且接收模块与信号采集器相连，绘图模块、判定模块均与显示器相连。

采用本发明所述的一种实时微波脉冲啁啾检测装置实施的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100，信号探测：信号采集器实时采集脉冲信号发生装置输出的微波脉冲信号，以得到实时的微波脉冲时域信号，且采样点的总个数为N，采样总时长为T，相邻两个采样点间隔的采样时间为Δt，微波脉冲信号的采样频率为fs，则T＝N·Δt；

信号采集器将采集到的微波脉冲时域信号输送给中央控制器，中央控制器的接收模块接收所述的微波脉冲时域信号；

步骤200，啁啾特性检测：

步骤201，预处理模块去噪滤波处理：首先，通过滑动平均滤波法将微波脉冲时域信号的毛刺剔除，得到平滑的微波脉冲时域波形A₁；然后，将微波脉冲时域波形A₁进行傅里叶变换，得到对应的微波脉冲频谱B₁；接着将微波脉冲频谱B₁中对应于A₁的振铃的毛刺B₂滤除，获得新的微波脉冲频谱B₃；最后，将微波脉冲频谱B₃进行傅里叶逆变换，得到干净的微波脉冲时域波形A₂；

步骤202，处理模块对微波脉冲时域波形A₂进行离散化处理：在微波脉冲时域波形A₂的基础上，将采样总时长T进行离散化分割，均分为k个时段；且任意第j时段具有n个采样点，j∈{1,2,...,k}，且对任意第j时段的微波脉冲时域波形a_j进行傅里叶变换，获得微波脉冲时域波形a_j的微波脉冲频谱b_j，并根据微波脉冲频谱b_j求得对应的功率谱P_j，且P_j＝|b_j|²；基于功率谱P_j，采用一阶矩的方法求取第j时段的中心频率值ω_j，即：

其中，f_j(i)是第j时段的功率谱P_j中，第i个采样点所对应的频率值；

Δf_j为功率谱P_j中频率轴上的频率间隔，且

当时，