CN106093598B - 一种电磁信号特性测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁信号特性测量系统和方法。该测量系统，包括多重频脉冲光源、混频装置和信号采集处理单元；该测量系统通过测量多重频脉冲光源和待测信号在混频装置内生成的低带宽混频信号来精确计算获得待测信号的频率、相位、强度及其变化量等特性信息。本系统具有结构简单、测量精度高、成本低、可测量信号的频率范围巨大等优点，可适用于从微波、毫米波、太赫兹乃至光波的各个电磁谱段。

Description

一种电磁信号特性测量系统和方法

技术领域

本发明涉及测量领域，尤其涉及一种电磁信号特性测量系统和方法。

背景技术

电磁信号特性测量对于科学研究、工业测量、现代通信、军事侦查等应用均有重要意义。目前常见的需要测量高频电磁信号测量系统，通常采用下变频的方法将高频信号转换为低频信号，然后进行测量，但是对于频率范围未知或者宽频的信号，往往无法确定下变频的倍数，无法选择固定的下变频器件进行精确测量，特别是无法对大频率范围内的信号进行测量。

脉冲激光光源可以输出具有恒定时间周期的脉冲信号，在频域上看，则是一系列具有固定间隔的频率梳，这个固定间隔就是光脉冲的重复频率(重频)f_r。频率未知的电磁信号可以和这些频率梳中距离它最近的一条，即频率为mf_r的谱线，进行混频，从而下变频到f_r/2以下的频带内。我们可以测量得到下变频后的低频信号的频率、幅度、相位或者其变化等信息。光脉冲信号的频谱宽，与通过对直流信号进行调制产生边带形成数量有限的一些谱线梳齿相比，其可以很容易地覆盖很大的电磁频谱范围。

但是，如果需要由这些信息反推回待测电磁信号的信息，一方面，需要精确测量重频的信息，另一方面，需要知道和待测电磁信号进行混频的是哪一条频率梳谱线,即m的数值，但是采用一个光脉冲信号，得到一个混频信号的情况下，无法得到m的数值。如果能够同时有重频不同的多个光脉冲信号和待测电磁信号进行混频，就可以得到多个混频信号，进而求出m的数值，从而得到待测电磁信号的相关信息。

之前日本的Yasui等研究人员提出采用两个相互独立的锁模激光光源，两个锁模激光光源的脉冲重复频率略有差别，分别入射到两个光电导天线，可实现对固定单频连续太赫兹波的实时频率测量。但是，应用两个独立的脉冲光源增加了系统的复杂度和成本。

采用将一直流光分为两路，分别进行不同频率的调制，可以形成两套具有不同频率间隔谱线的光谱，利用这样具有不同频率间隔谱线的光谱分别与 待测信号拍频可以获得一定的待测信号信息。但其光谱覆盖范围有限、产生的调制谱线的数量较少，难以对高频信号(如THz或光波信号)进行测量，同时由于调制频率一般较高，所以拍频信号带宽仍较大，数据获取较难。同时与谐振腔产生的信号不同，调制产生的信号边带的信噪比较差，影响拍频信号的质量。

利用同一个光谐振腔内的模式色散、偏振模色散、双折射、色度色散、非线性效应或锁模机制上的不同，实现一个谐振腔同时输出具有多个不同重复频率的脉冲光则解决了上述方法的困难。采用这种方式实现的多重频脉冲光源应用于电磁信号特性测量中，可以对宽带时变电磁信号的频率、幅度、相位以及其变化等信息进行精确的测量，这种系统相比于传统的电磁测量方法，具有结构简单，集成化好等优点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电磁信号特性测量系统和方法。

本发明提供了一种电磁信号特性测量系统，包括多重频脉冲光源、待测信号、混频装置、脉冲重频测量装置和数据采集处理单元；其中多重频脉冲光源生成具有两个以上重频的脉冲光；多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光和待测信号在混频装置中混频，并产生两个以上频率不大于多重频脉冲光中最大重频的一半的混频信号；脉冲重频测量装置测量得到多重频脉冲光源输出的各个光脉冲的重频数值和其相对强度；数据采集处理单元同时采集混频装置生成的混频信号和脉冲重频测量装置测量得到的重频信息，经过数据处理获得待测信号的特性。

在一个示例中，待测信号并没有直接进入混频装置，而是先通过光强度调制器、光相位调制器、光偏振调制器、非线性晶体、非线性光纤、非线性波导、声光调制器、磁光调制器中的一种或几种的组合，调制到一个直流光光源产生的直流光上，形成待测信号2，待测信号2再与多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光进一步在混频装置中混频，并产生两个以上频率不大于多重频脉冲光中最大重频的一半的混频信号；脉冲重频测量装置测量得到多重频脉冲光源输出的各个光脉冲的重频数值和其相对强度；数据采集处理单元同时采集混频装置生成的混频信号和脉冲重频测量装置测量得到的重频信息，经过数据处理获得待测信号的特性。

在一个示例中，多重频脉冲光源只包含一个谐振腔，在这一个谐振腔中同时生成两个以上重频的脉冲光；由于这多个脉冲光具有不同的模式、偏振态、中心波长、传输方向或非线性效应等特性，利用脉冲由于谐振腔内的模 式色散、偏振模色散、双折射、色度色散、非线性效应或锁模机制上的不同，产生脉冲的不同传输延时或相位，实现在一个谐振腔中同时产生具有多个不同重复频率的光脉冲。在频域上，具有固定重复频率的光脉冲就是一系列以该重复频率为间隔的频率梳，多重频脉冲光源输出的多重频脉冲就是多组具有不同频率间隔的梳齿构成的频率梳。

在一个示例中，多重频脉冲光源可以是锁模激光器，利用谐振腔中模式色散、偏振模色散、双折射、色度色散、非线性效应或锁模机制上的不同，实现一个脉冲光源输出多个不同重复频率的脉冲。

在一个示例中，多重频脉冲光源也可以采用微谐振器来实现。在直流光源泵浦下微谐振器通过非线性光学效应，如光克尔效应等，实现多重频脉冲输出。这种多重频脉冲光源可利用微谐振器的不同谐振模式的折射率略有差别，也就是存在模式色散或偏振色散，同时输出具有不同重复频率的光脉冲。

在一个示例中，待测信号包括从毫米波到光波的各个谱段，可以是单频信号，也可以是时变的宽频信号。

在一个示例中，混频装置是光混频器和光电探测器件的组合或光电导天线。混频后得到的频域信号是由各个重频的脉冲信号中与待测信号频率距离最近的那条梳齿分别与待测信号混频得到的，因此各个混频信号的频率低于脉冲光重频最大值的一半。各个重频的光脉冲信号可以分别通过不同的光混频器件或光电导天线和待测信号进行混频，也可以在同一个光混频器件或光电导天线中混频。可以用同一个光电探测器检测不同的光混频器件的输出，也可以用不同的光电探测器分别检测各个光混频器件的输出。当采用同一个光混频器件或光电导天线或光电探测器时，根据其幅度、频率等信息对不同的混频信号通过算法进行区分。混频装置中可以有低通滤波器、放大器或低带宽的放大器，对光电导天线或者光电探测器的输出信号进行滤波和放大，满足数据采集和处理单元对于输入电信号的要求。

当待测信号是太赫兹波段的电磁信号时，混频装置可以是光电导天线或非线性晶体或非线性器件，它将太赫兹信号和多重频脉冲光源输出的多重频脉冲信号在频域进行混频。当待测信号是其他波段微波信号时，混频装置可以是光混频器和光电探测器的组合。

在一个示例中，光混频器件为光电强度调制器、光电相位调制器、偏振调制器、非线性晶体、声光调制器、磁光调制器、光耦合器及其组合。

在一个示例中，脉冲重频测量装置实时精确测量多重频脉冲光源发出的各个脉冲光的重频信息。

在一个示例中，脉冲重频测量装置为光电探测器和频率计。

在一个示例中，脉冲重频测量装置包括基准频率源、光混频器和光电探测器。多重频脉冲信号和基准频率源在光混频器中得到混频信号，经过光电 探测器探测得到低带宽的混频信号。这里的低带宽是指频率低于脉冲光重频最大值一半。根据低带宽的混频信号经过计数器、频率计等测量设备或数据采集器与处理算法得到各个光脉冲重复频率和相对幅度、相位等信息。

在一个示例中，数据采集处理单元根据多重频脉冲光源各个脉冲光的重频信息与混频装置产生的两个以上混频信号的频率、幅度、相位，计算得到待测信号的频率、幅度、相位或其变化量。

本发明提供了一种电磁信号特性测量方法，包括：

步骤1，多重频脉冲光源生成两个以上重频的脉冲光；

步骤2、将多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光与待测信号输入混频装置、产生两个以上频率不大于多重频脉冲光中最大重频的一半的混频信号；

步骤3、同时将多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光输入脉冲重频测量装置，获得各个脉冲光的重频信息；

步骤4、数据采集处理器件根据多重频脉冲光源各个脉冲光的重频与混频装置产生的两个以上混频信号的频率、幅度、相位，计算得到待测信号的频率、幅度、相位或其变化量。

在一个示例中，在步骤2中，可以将待测信号先通过光强度调制器、光相位调制器、光偏振调制器、非线性晶体、非线性光纤、非线性波导、声光调制器、磁光调制器中的一种或几种的组合，调制到一个直流光光源产生的直流光上，形成待测信号2，再将多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光与待测信号2输入到混频装置。

附图说明

下面结合附图来对本发明作进一步详细说明，其中：

图1是电磁信号特性测量系统的结构图；

图2是双波长锁模激光器的结构图，其中2-1是泵浦激光管，2-2是波分复用/隔离器，2-3是偏振控制器，2-4是碳纳米管饱和吸收体，2-5是偏振分光棱镜，2-6是光耦合器，2-7是掺铒光纤，2-8是光耦合器。；

图3是双波长锁模的光谱图；

图4是采用光电探测器和频谱仪观测双波长锁模的频谱图；

图5是实例1的系统结构图；

图6是实例2的系统结构图；

图7是第一种情况下两个光脉冲频率梳的第m条梳齿相对位置和混频后的低频信号的频谱示意图；

图8是第二种情况下两个光脉冲频率梳的第m条梳齿相对位置和混频后的低频信号的频谱示意图；

图9是第三种情况下两个光脉冲频率梳的第m条梳齿相对位置和混频后的低频信号的频谱示意图；

图10是实例3的系统结构图；

图11是实例4的系统结构图；

图12是实例5的系统结构图；

图13是实例5中宽带时变待测信号频率与混频后的低频信号频率随时间变化的曲线；

图14是实例6的系统结构图；

具体实施方式

在本发明的电磁频率测量系统中，使用一个多重频脉冲光源。该多重频脉冲光源只包含一个谐振腔，在这一个谐振腔中同时生成两个以上重频的脉冲光；由于这多个脉冲光具有不同的模式、偏振态、中心波长、传输方向或非线性效应等特性，利用脉冲由于谐振腔内的模式色散、偏振模色散、双折射、色度色散、非线性效应或锁模机制上的不同，产生脉冲的不同传输延时或相位，实现在一个谐振腔中同时产生具有多个不同重复频率的光脉冲。

实例中的多重频脉冲光源可以为一个锁模激光器，利用了谐振腔中具有滤波效果的器件以及光腔的色度色散，实现一个脉冲光源输出多个不同波长、不同重复频率的脉冲光。除此之外，也可以采用具有腔内双折射的谐振腔实现锁 模激光器，从而实现一个脉冲光源输出具有多个不同偏振态、不同重复频率的脉冲光。此外，多重频脉冲光源也可以采用微谐振器来实现。在直流光源泵浦下微谐振器通过非线性光学效应，如光克尔效应等，产生光频梳的方式，实现多重频脉冲光源。这种多重频脉冲光源可利用微谐振器的不同谐振模式的折射率略有差别，也就是存在模式色散或偏振色散，同时输出具有不同重复频率的光脉冲。

在本发明的电磁信号特性测量系统中，光混频器件利用材料特性随其输入信号变化而变化的特点，实现输入信号改变光波参量，从而实现脉冲光和输入信号在频域上的混频。光电探测器将光混频器件输出的脉冲光转化为电信号。这里光电探测器的带宽可以不大于脉冲光的重复频率。混频器件也可以与光电探测器结合，直接产生与被输入信号调制的脉冲光信号相对应的电信号，如光电导天线。

本发明中的多重频脉冲光源可以经过分光器件，将各个重频的脉冲光分开，分别进入混频装置中的不同光混频器件和光电探测器的组合，或者分别进入混频装置中的光电导天线来分别获得混频信号。分光器件主要针对多重频脉冲光源输出脉冲光的特性进行选择。如果各个重频的脉冲光中心波长不同，则分光器件为滤波器；如果各个重频的脉冲光偏振不同，则分光器件为偏振分数器件；

本发明中的多重频脉冲光源中各个重频的光脉冲也可以不经过分光，同时输入到混频装置中。

本发明中的脉冲重频测量装置可以包括光电探测器和电频率计。此外，脉冲重频测量装置也可以包括基准频率源、光混频器和光电探测器。多重频脉冲信号和基准频率源在光混频器中得到混频信号，经过光电探测器探测得到低带宽的混频信号。这里的低带宽是指频率低于脉冲光重频最大值一半。根据低带宽的混频信号经过计数器、频率计等测量设备或数据采集器与处理算法得到各个光脉冲重复频率和相对幅度、相位等信息。

实例一至四中使用的混频装置为电光强度调制器和低带宽半导体光电探测器。根据电磁信号调制光波参量的不同，也可以选用电光相位调制器、光偏振调制器、光电导天线、非线性晶体、声光调制器、磁光调制器及其组合。

实例1

本实例中，多重频脉冲光源为一个双波长锁模激光器，结构图如图2所示。它采用掺铒光纤作为增益介质，碳纳米管饱和吸收体作为锁模器件，通过腔内的偏振分束器带来的滤波效应，实现在两个中心波长处同时锁模，由于在光腔中光纤等器件存在的色度色散，两个波长的群速度不同，所以两个波长脉冲输出的重复频率也不同。双波长锁模的光谱如图3所示，采用光电探测器和频谱仪观测到的频谱图如图4所示，可见两个脉冲光的重复频率约为52.74MHz，重复频率差约1.28kHz。双波长锁模的中心波长分别为1532nm和1544nm。设1544nm波长脉冲光的重复频率是f₁，1532nm波长脉冲光的重复频率是f₂，由于光纤腔内的总色散为反常色散，有f₁<f₂。

本实例系统结构图如图5所示，双波长锁模激光器作为多重频脉冲光源。所输出的双波长脉冲光经过光耦合器分为两路，一路经过光滤波器后将两个波长的光脉冲分开，重频为f₁的脉冲进入电光强度调制器1和光电探测器1构成的混频器件来产生混频信号f_b1，重频为f₂的脉冲进入电光强度调制器2和光电探测器2构成的混频器件来产生混频信号f_b2；另一路输入光强度调制器3、光电探测器3和数据采集器，经过处理算法得到各个光脉冲重复频率和相对幅度、相位等信息。混频信号被数据采集处理单元采集，和上述脉冲重频信息经过处理计算获得待测信号的频率、幅度和相位等信息。

本实例中，电光强度调制器的调制带宽不小于其输入电信号的最高频率，为10GHz。光电探测器，为低带宽半导体光电探测器，其带宽远低于待测信号频率但保证其在多重频脉冲光源输出脉冲光的重复频率的最大值的一半处有足够响应。数据采集处理单元使用NI PXI-5122 A/D数据采集卡，其实时采样率为100MS/s，采样率大于f₂，采用相关软件对采集到的数据进行处理。

本实例中，基准频率信号f_r为3GHz的正弦信号。已经知道脉冲光的大概频率，通过计算得出，两个脉冲光产生的频率梳中最接近基准频率信号f_r的梳齿均为各自的第57条频率梳齿，即n＝57。且基准频率信号f_r的频率低于第57条频率梳齿。上述两条光频梳齿与基准频率信号f_r的混频信号在6.18MHz附近，两个拍频差为72.96KHz。在某一瞬时时刻，数据采集器采样记录混频数据，对数据进行处理，得到基准频率信号混频产生的拍频f_br1＝6355263.02Hz、f_br2＝6428489.03Hz。由于f_r低于第57条频率梳齿利用f₁＝(f_r+f_br1)/n、f₂＝(f_r+f_br2)/n可以得出，在该时刻两个光脉冲的重复频率瞬时值分别为f₁＝52743074.79Hz、f₂＝52744359.46Hz。并且可以得到f_br1的幅度大于f_br2的幅度，因此f₁的幅度大于f₂的幅度，将上述重频信息提供给数据采集处理单元。

在上述时刻，数据采集处理单元采集混频装置输出的混频信号，对数据进行快速傅里叶变换、频域滤波、反傅里叶变换和希尔伯特变换，并以10ms内希尔伯特变换获得频率的均值作为该时刻的瞬时频率值，f_b1＝6735456.64Hz、f_b2＝6691778.78Hz。两个脉冲光信号的频率梳中距离待测信号最近的梳齿记作各自的第m条梳齿，得出m＝(f_b1-f_b2)/(f₂-f₁)＝33.9993,最相邻取整后m＝34。进一步计算出f_x＝f_b1+m*f₁＝1799999999.49Hz。在200秒的时间内连续测量，获得的200个频率测量值的算术平均值为1800000000.09Hz，标准差为0.51Hz。待测信号f_x为信号发生器输出的1.8GHz的正弦信号。因此误差为0.09Hz，准确度为5x10^-11。

实例2

本实例系统结构图如图6所示，多重频脉冲光源为双波长锁模激光器，和实例1相同。所输出的多双波长脉冲光经过光耦合器分为两路，一路信号和待测信号经过由电光强度调制器1和光电探测器1构成的混频器件来产生两个混频信号f_b1和f_b2。另一路输入光强度调制器2、光电探测器2和数据采集器，经过处理算法得到各个光脉冲重复频率和相对幅度、相位等信息。混频信号被数 据采集处理单元采集，和上述脉冲重频信息经过处理计算获得待测信号的频率、幅度和相位等信息。

本实例中两个重频的光脉冲和在一个电光强度调制器中同时产生混频信号，两个光脉冲频率梳中距离待测信号最近的梳齿记作各自的第m条梳齿。其相对位置和混频后的低频信号的频谱示意图如图7、8、9所示。在图7中，待测信号频率高于第m条梳齿，有f_b1＝f_x-m*f₁，f_b2＝f_x-m*f₂，m＝(f_b1-f_b2)/(f₂-f₁),m最相邻取整。从而得到待测信号频率f_x＝f_b1+m*f₁。在图8中，待测信号频率低于第m条梳齿。有f_b1＝m*f₁-f_x，f_b2＝m*f₂-f_x，m＝(f_b1-f_b2)/(f₁-f₂),m最相邻取整。从而得到待测信号频率f_x＝m*f₁-f_b1。在图9中，待测信号频率高于重复频率为f₁的脉冲光产生的频率梳的第m条梳齿，低于重复频率为f₂的脉冲光产生的频率梳的第m条梳齿。有f_b1＝f_x-m*f₁，f_b2＝m*f₂-f_x，m＝(f_b1+f_b2)/(f₂-f₁),m最相邻取整。从而得到待测信号频率f_x＝f_b1+m*f₁。通过上述的重频测量获得f₁和f₂的精确值后，计算得出待测信号的频率f_x。

实例3

本实例系统结构图如图10所示，多重频脉冲光源为偏振复用锁模激光器，即利用光谐振腔内的双折射，使得同时锁模的两个脉冲光偏振垂直，而且重频不同。所输出的两个偏振的脉冲光经过光耦合器分为两路，一路经过偏振分束棱镜将两个偏振的光脉冲分开，重频为f₁的脉冲进入光强度调制器1和光电探测器1构成的混频器件来产生混频信号f_b1，重频为f₂的脉冲进入光强度调制器2和光电探测器2构成的混频器件来产生混频信号f_b2；另一路输入光电探测器3和频率计，得到各个光脉冲重复频率和相对幅度、相位等信息。混频信号被数据采集处理单元采集，和上述脉冲重频信息经过处理计算获得待测信号的频率、幅度和相位等信息。

实例4

本实例系统结构图如图11所示，多重频脉冲光源为微谐振器双频率梳光源，输出的多双频梳光经过光耦合器分为两路，一路信号和待测信号经过由电光强度调制器1和光电探测器1构成的混频器件来产生两个混频信号f_b1和f_b2。另一路输入电光强度调制器2，被基准频率信号调制，再输入频率计得到各个光脉冲重复频率和相对幅度、相位等信息。混频信号被数据采集处理单元采集，和上述脉冲重频信息经过处理计算获得待测信号的频率、幅度和相位等信息。

实例5

本实例系统结构图如图12所示，待测信号为频率时变的宽谱信号。双波长锁模激光器作为多重频脉冲光源。所输出的双波长脉冲光经过光耦合器分为两路，一路经过光滤波器后将两个波长的光脉冲分开，重频为f₁的脉冲和被待测信号在电光强度调制器中调制的光信号在光耦合器2中混频，其混频后的信号被光电探测器1探测，得到混频信号f_b1，频率为f₂的脉冲和被待测信号在电光强度调制器中调制的光信号在光耦合器3中混频，其混频后的信号被光电探测 器2探测，得到混频信号f_b2；另一路输入光电探测器3和频率计得到各个光脉冲重复频率和相对幅度、相位等信息。混频信号被数据采集处理单元采集，和上述脉冲重频信息经过处理计算获得待测信号的频率、幅度和相位等信息。

本实例中，数据处理包括小波变换或希尔伯特变换或希尔伯特-黄变换或傅里叶变换及傅里叶反变换，得到的随时间变化的混频频率和计算得到的待测信号频率曲线，如图13所示。

实例6

本实例系统结构图如图14所示，待测信号为直流光信号。双波长锁模激光器作为多重频脉冲光源。所输出的双波长脉冲光经过光耦合器分为两路，一路经过光滤波器后将两个波长的光脉冲分开，重频为f₁的脉冲和待测信号在光耦合器3中混频，其混频后的信号被光电探测器1探测，得到混频信号f_b1，频率为f₂的脉冲和被待测信号在光耦合器4中混频，其混频后的信号被光电探测器2探测，得到混频信号f_b2；另一路输入光电探测器3和频率计得到各个光脉冲重复频率和相对幅度、相位等信息。混频信号被数据采集处理单元采集，和上述脉冲重频信息经过处理计算获得待测信号的频率、幅度和相位等信息。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，均可对其进行适当的改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁信号频率测量系统，其特征在于，包括多重频脉冲光源、混频装置、脉冲重频测量装置和数据采集处理单元；其中多重频脉冲光源只包含一个谐振腔，同时生成具有两个以上重频的脉冲光；多重频脉冲光源生成的多个脉冲光具有不同的模式、偏振态、中心波长、传输方向、或非线性效应特性，通过利用脉冲由于谐振腔内的模式色散、偏振模色散、双折射、色度色散、非线性效应或锁模机制上的不同，产生脉冲的不同传输延时或相位，实现在一个谐振腔中同时产生具有多个不同重复频率的光脉冲序列；多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光和待测信号在混频装置中混频，并产生两个以上频率不大于多重频脉冲光中最大重频的一半的混频信号；脉冲重频测量装置测量得到多重频脉冲光源输出的各个光脉冲的重频和相对强度；数据采集处理单元同时采集混频装置生成的混频信号和脉冲重频测量装置测量得到的重频信息，经过数据处理获得待测信号的特性。

2.如权利要求1所述的电磁信号频率测量系统，其特征在于，待测信号先通过光强度调制器、光相位调制器、光偏振调制器、非线性晶体、非线性光纤、非线性波导、声光调制器、磁光调制器中的一种或几种的组合，调制到一个直流光光源产生的直流光上，形成调制后的待测信号，调制后的待测信号与多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光进一步在混频装置中混频，并产生两个以上频率不大于多重频脉冲光中最大重频的一半的混频信号。

3.如权利要求1所述的电磁信号频率测量系统，其特征在于，混频装置是光混频器与光电探测器件的组合或光电导天线。

4.如权利要求3所述的电磁信号频率测量系统，其特征在于，光混频器为光强度调制器、光相位调制器、光偏振调制器、非线性晶体、非线性光纤、非线性波导、声光调制器、磁光调制器、光耦合器及其组合。

5.如权利要求1所述的电磁信号频率测量系统，其特征在于，脉冲重频测量装置实时精确测量多重频脉冲光源发出的各个脉冲光的重频信息。

6.如权利要求1所述的电磁信号频率测量系统，其特征在于，数据采集处理单元根据多重频脉冲光源各个脉冲光的重频信息与混频装置产生的两个以上混频信号的频率、幅度、相位，计算得到待测信号的频率、幅度、相位或其变化量。

7.一种电磁信号频率测量方法，其特征在于，包括：

步骤1，多重频脉冲光源生成两个以上重频的脉冲光，多重频脉冲光源生成的多个脉冲光具有不同的模式、偏振态、中心波长、传输方向、或非线性效应特性，通过利用脉冲由于谐振腔内的模式色散、偏振模色散、双折射、色度色散、非线性效应或锁模机制上的不同，产生脉冲的不同传输延时或相位，实现在一个谐振腔中同时产生具有多个不同重复频率的光脉冲序列；

步骤2、将多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光与待测信号输入混频装置、产生两个以上频率不大于多重频脉冲光中最大重频的一半的混频信号；步骤3、同时将多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光输入脉冲重频测量装置，获得各个脉冲光的重频信息；

步骤4、数据采集处理器件根据多重频脉冲光源各个脉冲光的重频信息与混频装置产生的两个以上混频信号的频率、幅度、相位，计算得到待测信号的频率、幅度、相位或其变化量。

8.如权利要求7所述的电磁信号频率测量方法，其特征在于，将待测信号先通过光强度调制器、光相位调制器、光偏振调制器、非线性晶体、非线性光纤、非线性波导、声光调制器、磁光调制器中的一种或几种的组合，调制到一个直流光光源产生的直流光上，形成调制后的待测信号，再将多重频脉冲光源生成的多重频脉冲光与调制后的待测信号输入到混频装置。

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