[发明专利]一种光载射频载波频率测量系统

权利要求书

1.一种光载射频载波频率测量系统，其特征在于：包括频率基准单元、卫星中心处理器和接收通道；

频率基准单元包含基准频率源和光学频率梳；光学频率梳锁定于基准频率源上；光学频率梳生成微波频段信号作为卫星中心处理器的工作钟，同时生成用于实时监测接收激光器载波频率变化的参考光信号；

接收通道包含第一混频器、第二混频器、分束器、接收激光器和光学天线；光学天线将接收的信号光E_S耦合到光纤中，接收激光器输出的激光信号E_R经过分束器分为两束，其中一束和光纤中的信号光E_S经过第一混频器下变频为射频信号E_sR，E_sR进过光电转换输入到卫星中心处理器；另一束和参考光信号E_o经过第二混频器下变频为射频信号E_oR，E_oR经过光电转换输入到卫星中心处理器；

卫星中心处理器测量射频信号E_sR的载波频率和E_oR的载波频率，据此计算信号光的载波频率；卫星中心处理器根据信号光和接收激光器的频偏f_oR或者多普勒频移的预测值伺服控制接收激光器的输出频率；

卫星中心处理器计算信号光的载波频率的方式如下：

(1)射频信号E_sR的载波频率f_sR(t)满足：

f_sR(t)＝(f_s(t)-f_R(t))t+[θ_sn(t)-θ_Rn(t)]/2π

(2)E_oR包含着参考频率和激光信号的载波频偏，E_oR的载波频率f_oR(t)表示为：

f_oR(t)＝(f_o-f_R(t))t+[θ_on(t)-θ_Rn(t)]/2π

(3)前两式相减得到下式：

f_sR(t)-f_oR(t)＝(f_s(t)-f_o)t+[θ_sn(t)-θ_on(t)]/2π

其中，接收激光器信号的频率信息和相位噪声信息已经被完全抵消，在忽略信号光光源相位噪声和参考频率源相位噪声的情况下，得到信号光的载波频率f_s(t)：

f_s(t)＝f_sR(t)-f_oR(t)+f_o；

其中，f_s(t)为信号光载波频率，θ_sn(t)为信号光光源相位噪声，f_R(t)为接收激光器信号的载波频率，θ_Rn(t)为接收激光器相位噪声，f_o为参考频率，θ_on(t)为参考频率源相位噪声。

2.根据权利要求1所述的一种光载射频载波频率测量系统，其特征在于：信号光E_S满足：

E_s＝A_sexp{[2πf_s(t)t+θ_s(t)+θ_sn(t)]}

其中，A_s为信号光幅度，f_s(t)为信号光载波频率，θ_s(t)为信号光调制相位，θ_sn(t)为信号光光源相位噪声。

3.根据权利要求2所述的一种光载射频载波频率测量系统，其特征在于：接收激光器信号E_R满足：

E_R＝A_Rexp{[2πf_R(t)t+θ_Rn(t)]}

其中，A_R为接收激光器输出的信号幅度，f_R(t)为接收激光器信号的载波频率，θ_Rn(t)为接收激光器相位噪声。