[发明专利]一种基于相移增益比的微波光子频率测量装置

说明书

一种基于受激布里渊散射效应和相移增益比的微波光子频率测量装置,属于微波光子学技术领域。由可调激光器、耦合器、相位调制器、强度调制器、矢量网络分析仪、微波信号源、直流稳压电源、隔离器、单模光纤、掺铒光纤放大器、环形器和光电转换器组成。本发明采用双边带调制，通过第二个峰值实现粗略测量，避免未知信号频率值在V_B以下时出现频率模糊现象。本发明基于受激布里渊散射效应构建相移增益比函数曲线，通过相移增益比函数曲线映射得到待测微波信号的频率值，提高了测量的精度并且扩大信道带宽；相移曲线以及增益曲线具有固定形状并且具有一致性，做比之后消除泵浦光变化以及噪声的干扰，使系统在实际应用中具有更强的稳定性。

技术领域

本发明属于微波光子学技术领域，具体涉及一种基于受激布里渊散射效应和相移增益比的微波光子频率测量装置。

背景技术

微波频率测量技术在信息化战争中的电子对抗、频谱监测、通信情报等领域有重要的应用价值，受到广泛的关注和研究。传统的电学微波频率测量技术由于射频器件在高频段具有极大的损耗，无法支持超宽带、多频段射频信号处理能力，并且在复杂噪声背景下，抗电磁干扰能力较差。这些限制严重影响系统性能的提升，已难以应对当下复杂的电磁环境和军事及民用需求。而新兴的微波光子学技术兼顾了微波和光子学的优势，很好的解决了电子学瓶颈的问题，在宽带微波信号传输、感知和处理中展现出了巨大的优势和潜力。其具有频率范围宽、瞬时带宽大、功率损耗低、抗电磁干扰等固有优点。因此，微波光子技术开辟了微波频率测量技术的全新思路，将在天文、卫星通信和电子战等领域有重要的应用。

随着微波光子技术的逐渐发展，基于微波光子学的微波频率测量方法层出不穷，主要分为以下几种类型，频率到功率的映射、频率到时间的映射、四波混频效应，以及受激布里渊效应等。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于受激布里渊散射效应和相移增益比的微波光子频率测量装置。

本发明所述的一种基于受激布里渊散射效应和相移增益比的微波光子频率测量装置，如图1所示，由可调激光器、耦合器、相位调制器、强度调制器、矢量网络分析仪、微波信号源、直流稳压电源、隔离器、单模光纤、掺铒光纤放大器、环形器和光电转换器组成。

可调激光器输出的光信号进入到5:5的耦合器中，耦合器将光信号分为第一和第二支路，第一支路的光信号输入到相位调制器中，被矢量网络分析仪输出的一系列等频率间隔的扫频微波信号调制，输出的相位调制信号经过隔离器进入单模光纤中，作为受激布里渊散射效应的探测光；隔离器具有单向传输特性，光信号从相位调制器到单模光纤传输方向的衰减比较小，而从单模光纤到相位调制器传输方向的衰减则很大，所以环形器2口输出的光信号经过隔离器后通过的光信号很少，不会对相位调制器产生影响，保证了相位调制器处于稳定的工作状态，并且损耗光信号的功率较少；耦合器输出的第二支路的光信号输入到强度调制器中，待测频率为f_x的微波信号由微波信号源输出，通过强度调制器的射频端口输入；强度调制器的直流偏置端与直流稳压电源相连接，通过直流稳压电源给强度调制器施加直流偏置电压，使强度调制器工作在最小传输点，实现载波被抑制的双边带调制；强度调制器输出的载波被抑制的双边带信号进入掺铒光纤放大器中放大，放大后的光信号通过环形器的1口输入2口输出(环形器1的工作方向如图1中所示，即光信号从1端口输入2端口输出，从2端口输入从3端口输出)，进入单模光纤中，作为受激布里渊散射效应的泵浦光；当泵浦光与探测光之间的频率间隔为布里渊频移量V_B时，受激布里渊散射效应发生，产生洛伦兹形状的增益谱和正弦形状的相移谱，使探测光的幅度发生增益或者衰减，相位也发生相应的变化，探测光的边带平衡被打破，实现相位调制到强度调制的转换；经受激布里渊散射效应处理的探测光从2端口进入到环形器，再从3端口输出经过光电转换器拍频之后输入到矢量网络分析仪中去，由矢量网络分析仪测量出幅频特性曲线与相频特性曲线，进而实现未知信号频率f_x的粗略测量和精确测量。