[发明专利]基于光子技术的调频微波信号参数测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于光子技术的调频微波信号参数测量方法。将待测量的调频微波信号偏振调制在偏振方向与偏振调制器主轴方向夹角为45°的光载波上，并将所生成信号分为两路；对第一路，进行0°或90°的检偏后，令其经过一个幅度响应随频率线性变化的光滤波单元；对第二路，进行45°的检偏；然后对两路信号分别光电转换并从中提取出随时间变化的微波幅度信息；最后，计算两路微波信号随时间变化的幅度比并乘以固定的系数，并由此求得待测量的调频微波信号的中心频率和带宽。本发明还公开了一种基于光子技术的调频微波信号参数测量装置。本发明可对包括线性调频信号在内的各类调频微波信号的频率、带宽等多个参数进行同时及实时测量。

技术领域

本发明涉及一种调频微波信号参数测量方法，尤其涉及一种基于光子技术的调频微波信号参数测量方法。

背景技术

线性调频微波信号是一种具有大时宽-带宽积的脉冲压缩信号，可以同时提高测量系统的距离分辨力和速度分辨力，因此在雷达、声纳、地震勘测等方面都有着非常广泛的应用。线性调频微波信号本身有非常多的参数，如中心频率、带宽、脉冲宽度、脉冲幅度和到达时间等，在现代电子战中，对这些参数进行实时准确的测量十分必要。传统的电学测量方法具有精度高，灵活性好等优势，但由于固有的电子瓶颈限制，在带宽，处理速度等方面无法实现很好的性能。光子技术具有体积小，重量轻，带宽大，传输损耗低，可有效对抗电磁干扰等优势，为解决测量系统中的电子瓶颈提供了新的思路。

在调频微波信号的待测参数中，频率信息是非常重要的信息，也是测量其他参数信息的前提。现有基于微波光子的瞬时频率测量方法可以分为三类，频率-空间映射，频率-时间映射和频率-幅度比映射。频率到空间的映射经常使用光信道化的方法；频率到时间的映射主要借助色散器件对不同频率的信号实现不同的延时；频率到幅度比的映射一般通过两路光链路操作，得到两个与频率相关的光振幅或微波振幅，通过计算幅度比来反推频率。

基于频率-空间映射的测频方法通常需要特殊设计的装置，如具有连续通带的滤波器组，光频梳，光电探测器阵列等，其结构通常比较复杂，且能效低，难以设计。基于频率-时间映射的测频方法通常需要可以提供大色散的装置，在现有色散装置的制约下，测频精度不高。基于频率-幅度比的测频方法分为测量光信号的幅度比和测量微波信号的幅度比。测量光信号幅度比的基本方法为：调节调制器的偏置电压，产生载波抑制的的双边带光信号分成两路，分别经过sin形状和cos形状的光滤波器(或其他频率响应对称互补的光滤波器组)，经光功率计探测后计算得到光信号的幅度比。测量微波信号幅度比的基本方法为：将微波信号调制到两个不同波长的光载波上，经过相同的色散介质并经光电探测器拍频，得到两路微波信号并提取两路微波信号的幅度信息计算出微波信号的幅度比。相比前两种方法，频率-幅度比测频方法具有结构简单，测量稳定性高，测量范围可调等优点，但与此同时，由于需要控制偏置电压使调制器工作在最小传输点，频率-光幅度比测频方法的精度会受到偏压漂移的影响；载波抑制双边带信号的载波波长需要与光滤波器的峰值波长对齐，因此激光器的波长漂移也会对测量精度产生影响。而频率-微波信号幅度比测频方法的精度会直接受到激光器波长漂移的影响。此外，频率-空间映射和频率-时间映射只适用于测量微波信号的频率信息，其他参数的测量无法通过这两种方法来完成，频率-幅度比映射的测频方法虽然有测量调频微波信号多参数的潜力，但由于所获得的幅度比曲线与频率并非线性的关系，在根据幅度比反推频率时还需进行比较大的计算量，在计算微波信号其他参数时也需要比较大的计算量，从而带来测量误差的增大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于光子技术的调频微波信号参数测量方法，可对包括线性调频信号在内的各类调频微波信号的频率、带宽等多个参数进行同时及实时测量。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：