[发明专利]一种基于快速激光扫描的微波信号测量方法

摘要

本发明属于微波光子学技术领域，特别涉及一种基于快速激光扫描的微波信号测量方法，该测量系统利用光扫描作为本地振荡，构建时域串行的多个接收信道，对待测微波信号进行平衡探测和解调，能够在微秒量级的时间内，进行宽带的微波信号测量和分析。在进行串行信道化接收时，已调制的待测信号与扫频源在光电探测器上进行拍频处理，当接收带宽与扫频间隔相等时，与扫频频率间的频差小于δf的已调制待测微波信号，在与扫频源拍频后可在对应信道被检测到；本发明所采用的串行信道化接收体制在结构上有很大优势，仅需一个低速率检测器件即可实现各个信道的信号接收，该串行信道化接收系统可以达到很高的测量速度。

主权项

一种基于快速激光扫描的微波信号测量方法，其特征在于利用激光扫描结构建立串行信道化机制，进而实现对宽带微波信号的测量，包括如下步骤：1)首先建立基于快速激光扫描的串行信道化机制，由激光扫描频率源结构和串行信道化接收装置两部分组成；系统分为扫频源支路和微波调制支路，激光源经分束器分成两路，一路作为扫频源的泵浦光源，另一路利用马赫曾德调制器将待测微波信号调制到光上；两支路信号耦合后进入一个窄带低速的平衡光电探测器进行平衡探测，最后进行低速电采样和后续数字处理，而由于激光扫描频率源中不同频率的信号会在不同时间窗口内存在，那么利用扫描信号作为下变频的本振时，就可以在接收端同时实现频域和时域的信道化分割，从而实现时域串行的信道化机制；2)激光扫描频率源作为系统的下变频光本振，具有如下的时频特性：在一个完整的扫描周期N·δt时间内，扫频频率由f_c步变到f_c+(N‑1)·δf，扫频频率间隔为δf，扫频时间间隔为δt，已调制的待测信号与作为下变频光本振的激光扫描频率源在平衡光电探测器上进行拍频处理，当二者的频率差小于接收带宽，其拍频结果将会在对应信道内被检测到，之后设计相应的数字域频率识别算法来恢复待测微波频率；3)在接收带宽的选择和设置上，为了消除在计算待测频率时的模糊度，确定某拍频频率f_k，第k个信道的拍频结果是来自于(f_c+f_x)‑(f_c+(k‑1)·δf)还是(f_c+(k‑1)·δf)‑(f_c+f_x)，就要求接收带宽不小于扫频间隔；而δf为最佳接收带宽，因为此时的待测频率识别算法是最简单的，并且对检测器件的速率要求较低，其中f_x表示待测微波频率；当接收带宽等于扫频源的最小频率间隔δf时，对于某个待测信号f_x，其与扫频信号的拍频结果将会在两个相邻信道内被检测到；并且记为f₁和f₂两信道的拍频结果关于接收带宽δf互补，即f₁+f₂＝δf；而两相邻的第(k‑1)信道和第k信道的拍频结果与待测信号的关系为：f₁＝f_x‑(k‑1)·δf    (1)f₂＝k·δf‑f_x    (2)只要相邻两信道的拍频结果满足关系f₁+f₂＝δf，说明二者对应的是同一个待测频率，那么由(1)式或(2)式均可求得待测频率f_x；因此，根据拍频结果及对应信道扫频频率，可计算出待测微波频率；4)在获取相位信息时，对于某个待测频率f_x，其频率值已经获知，记作：那么只需进行式(4)所示的计算，滤去高频分量，仅保留直流附近的分量，即可得到微波信号的相位信息：因此，当待测微波信号的相位上携带了信息时，通过相干检测对其进行测量和恢复，实现对微波信号的矢量测量和分析。