CN109687920A - 一种微波光子射频信号监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波光子射频信号监测装置及方法，属于射频信号监测技术领域。该微波光子射频信号监测装置包括光子射频天线单元、多波长激光光源和光电探测接收单元。采用光子射频天线进行空间射频信号的接收，通过光纤光缆回传至光电探测接收单元，通过波分复用方案实现周界多点的定位与射频信号监测，实现了宽频段范围射频信号的有效监测。光子射频天线单元、多波长激光光源和光电探测接收单元不产生或不向外辐射电磁波。微波光子射频信号监测装置有效解决传统电学装置的宽频段射频信号监测难度大、电磁辐射对周界电磁环境影响等问题。

Description

一种微波光子射频信号监测装置及方法

技术领域

本发明属于射频信号监测技术领域，具体涉及一种微波光子射频信号监测装置及方法。

背景技术

射频信号监测在诸多领域具有广泛的应用，比如无线电频谱管理、边境和海岸安全、无线通信监测等。传统的射频信号监测系统采用电子学方法进行探测和分析，但是在面对广域范围内射频信号监测应用时，表现出较大的技术局限性，比如由于多点监测射频信号回传电缆的传输带宽受限，难以对宽频段范围的射频信号进行有效监测；对有电磁静默要求的区域进行射频信号监测时，传统电学射频信号监测装置自身会产生电磁辐射，从而会影响周界的电磁环境。因此亟需全新的射频信号监测装置解决上述传统方法所面临的问题。

发明内容

本发明提出一种微波光子射频信号监测装置，有效解决背景技术中宽频段射频信号监测难度大、自身电磁辐射对周界电磁环境影响等问题。

本发明的技术方案：

一种微波光子射频信号监测装置，包括多波长激光光源、N个光子射频天线单元和光电探测接收单元；

所述的多波长激光光源包括激光器阵列模块和波分复用模块；激光器阵列模块中的激光器阵列LDm输出波长为λ_m的光载波，各个光载波的波长不同，其中m＝1～N的整数；光载波λ_m与光子射频天线单元m一一对应；多个光载波λ_m经波分复用模块合为一路输出；

所述的光子射频天线单元，为无源封装或射频隔离封装，不产生或不向外辐射电磁波；光子射频天线单元m间依次通过光纤光缆连接；光子射频天线单元包括射频接收天线、波长下载模块、电光调制模块和波长上传模块；

波长下载模块m下载波长为λ_m的光载波后传输至电光调制模块m；除波长λ_m外的其余波长光载波直接传输至波长上传模块m；电光调制模块m为电光强度调制方式或电光相位调制方式，把射频接收天线m接收的射频信号调制到波长为λ_m的光载波上；波长为λ_m的光载波承载射频信号传输至波长上传模块m，与除波长λ_m外的其余波长的光载波共同传输至下一个光子射频天线单元m+1；

所述的光电探测接收单元包括波分解复用模块、光电探测器阵列模块和信号接收与处理模块；波分解复用模块把输入的光载射频信号以波长为标签解复用至光电探测器阵列模块；光电探测器阵列模块中的光电探测器PDm与光载波λ_m一一对应；光电探测器阵列模块的光电探测方式为强度探测或相干探测；

所述的多波长激光光源和光电探测接收单元为射频隔离封装或处于射频隔离空间内，不产生或不向外辐射电磁波。

2.一种微波光子射频信号监测方法，其特征在于，步骤如下：

多波长激光光源中的激光器阵列模块输出多个波长为λ_m的光载波，光载波λ_m经波分复用模块合为一路输出，经光纤光缆依次从光子射频天线单元1传输至光子射频天线单元N；

多个光子射频天线单元m按照需求布设在射频信号监测区域的周界；光子射频天线单元m的地理位置分别与光载波的波长λ_m对应；每个光子射频天线单元接收空间传输来的射频信号；当多波长光载波传输至光子射频天线单元m处，波长下载模块m下载波长为λ_m的光载波后传输至电光调制模块m，除波长λ_m外的其余波长光载波直接传输至波长上传模块m；射频接收天线m接收的射频信号经电光调制模块m调制到波长为λ_m的光载波上，光载射频信号经波长上传模块m与除波长λ_m外的其余光载波的信号合为一路继续在光纤光缆中传输；

承载射频信号的光载波经光纤光缆传回至光电探测接收单元；光电探测接收单元中的波分解复用模块把输入的光载射频信号以波长为标签解复用至光电探测器阵列模块进行光电转换，光电转换输出的射频信号进入信号接收与处理模块；信号接收与处理模块对接收射频信号进行分析与处理，以光载波的波长为标签确定不同地理位置处监测得到的射频信号的信息，包括射频信号频率、功率、带宽和调制格式。

本发明的有益效果：

(1)本发明微波光子射频信号监测装置，采用光子射频天线进行空间射频信号的接收，通过光纤光缆回传至光电探测接收单元，充分发挥光子技术的大带宽、低损耗优势，实现了宽频段范围射频信号的有效监测。

(2)本发明微波光子射频信号监测装置，光子射频天线单元、多波长激光光源和光电探测接收单元不产生或不向外辐射电磁波，不会对周界电磁环境产生影响。

(3)本发明微波光子射频信号监测装置，采用波采用波分复用方案实现周界多点的定位与射频信号监测，极大提升了射频信号监测的能力。

附图说明

图1是本发明微波光子射频信号监测装置框图。

图2是多波长激光光源结构框图。

图3是光子射频天线单元结构框图。

图4是光电探测接收单元结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和技术方案，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明微波光子射频信号监测装置包括：多波长激光光源、光子射频天线单元1、光子射频天线单元2、光子射频天线单元3、……、光子射频天线单元m、……、光子射频天线单元N、光电探测接收单元，各单元之间通过光纤光缆连接。

实施例

图1是微波光子射频信号监测装置结构框图。图2给出了多波长激光光源结构框图，包括激光器阵列模块、波分复用模块。激光器阵列模块输出波长为λ₁、λ₂、λ₃、……、λ_m、……、λ_N的光载波。光载波λ₁、λ₂、λ₃、……、λ_m、……、λ_N经波分复用模块合为一路输出。

光子射频天线单元1、光子射频天线单元2、光子射频天线单元3、……、光子射频天线单元m、……、光子射频天线单元N按照需求布设在射频信号监测区域的周界。

多波长激光光源输出波长为λ₁、λ₂、λ₃、……、λ_m、……、λ_N的光载波经光纤光缆传输至光子射频天线单元1、光子射频天线单元2、光子射频天线单元3、……、光子射频天线单元m、……、光子射频天线单元N。光子射频天线单元1、光子射频天线单元2、光子射频天线单元3、……、光子射频天线单元m、……、光子射频天线单元N的地理位置分别通过光载波的波长λ₁、λ₂、λ₃、……、λ_k-1、λ_k+1、……、λ_N所对应。

每个光子射频天线单元接收空间传输来的射频信号。图3是第k个光子射频天线单元结构框图，包括射频接收天线k、波长下载模块k、电光调制模块k和波长上传模块k。多波长光载波传输至光子射频天线单元k处，波长下载模块k下载波长为λ_k的光载波后传输至电光调制模块k，其余波长的光载波λ₁、λ₂、λ₃、……、λ_k-1、λ_k+1、……、λ_N直接传输至波长上传模块k。射频接收天线k接收的射频信号经电光调制模块k调制到波长为λ_k的光载波上，光载射频信号经波长上传模块k与光载波λ₁、λ₂、λ₃、……、λ_k-1、λ_k+1、……、λ_N的信号合为一路继续在光纤光缆中传输。

承载射频信号的光载波经光纤光缆传回至光电探测接收单元。图4是光电探测接收单元结构框图，包括波分解复用模块、光电探测器阵列模块和信号接收与处理模块。波分解复用模块把输入的光载射频信号以波长为标签解复用至光电探测器阵列模块进行光电转换，光电转换输出的射频信号进入信号接收与处理模块。信号接收与处理模块对接收射频信号进行分析与处理，以光载波的波长为标签确定不同地理位置处监测得到的射频信号的信息，包括射频信号频率、功率、带宽、调制格式等。

Claims (2)

1.一种微波光子射频信号监测装置，其特征在于，所述的微波光子射频信号监测装置包括多波长激光光源、N个光子射频天线单元和光电探测接收单元；

所述的多波长激光光源包括激光器阵列模块和波分复用模块；激光器阵列模块中的激光器阵列LDm输出波长为λ_m的光载波，各个光载波的波长不同，其中m＝1～N的整数；光载波λ_m与光子射频天线单元m一一对应；多个光载波λ_m经波分复用模块合为一路输出；

所述的光子射频天线单元，为无源封装或射频隔离封装，不产生或不向外辐射电磁波；光子射频天线单元m间依次通过光纤光缆连接；光子射频天线单元包括射频接收天线、波长下载模块、电光调制模块和波长上传模块；

波长下载模块m下载波长为λ_m的光载波后传输至电光调制模块m；除波长λ_m外的其余波长光载波直接传输至波长上传模块m；电光调制模块m为电光强度调制方式或电光相位调制方式，把射频接收天线m接收的射频信号调制到波长为λ_m的光载波上；波长为λ_m的光载波承载射频信号传输至波长上传模块m，与除波长λ_m外的其余波长的光载波共同传输至下一个光子射频天线单元m+1；

所述的光电探测接收单元包括波分解复用模块、光电探测器阵列模块和信号接收与处理模块；波分解复用模块把输入的光载射频信号以波长为标签解复用至光电探测器阵列模块；光电探测器阵列模块中的光电探测器PDm与光载波λ_m一一对应；光电探测器阵列模块的光电探测方式为强度探测或相干探测；

所述的多波长激光光源和光电探测接收单元为射频隔离封装或处于射频隔离空间内，不产生或不向外辐射电磁波。

2.一种微波光子射频信号监测方法，其特征在于，步骤如下：

多波长激光光源中的激光器阵列模块输出多个波长为λ_m的光载波，光载波λ_m经波分复用模块合为一路输出，经光纤光缆依次从光子射频天线单元1传输至光子射频天线单元N；

多个光子射频天线单元m按照需求布设在射频信号监测区域的周界；光子射频天线单元m的地理位置分别与光载波的波长λ_m对应；每个光子射频天线单元接收空间传输来的射频信号；当多波长光载波传输至光子射频天线单元m处，波长下载模块m下载波长为λ_m的光载波后传输至电光调制模块m，除波长λ_m外的其余波长光载波直接传输至波长上传模块m；射频接收天线m接收的射频信号经电光调制模块m调制到波长为λ_m的光载波上，光载射频信号经波长上传模块m与除波长λ_m外的其余光载波的信号合为一路继续在光纤光缆中传输；

承载射频信号的光载波经光纤光缆传回至光电探测接收单元；光电探测接收单元中的波分解复用模块把输入的光载射频信号以波长为标签解复用至光电探测器阵列模块进行光电转换，光电转换输出的射频信号进入信号接收与处理模块；信号接收与处理模块对接收射频信号进行分析与处理，以光载波的波长为标签确定不同地理位置处监测得到的射频信号的信息，包括射频信号频率、功率、带宽和调制格式。