CN113391121B - 一种基于频率响应监测实现瞬时测频的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于频率响应监测实现瞬时测频的方法，该发明涉及微波技术领域及光通信技术领域，主要应用于电子侦察领域。所述方法如说明书附图图1所示，包括激光器、微波信号发生器、马赫‑曾德尔调制器、掺铒光纤放大器、密集型波分复用器、可调光衰减器、可变光延迟线、光耦合器、单模光纤、光电探测器和电信号分析仪。利用马赫‑曾德尔调制器对射频信号进行载波抑制双边带调制，并通过光纤的色散对边带引入时延，构成一个正系数的双抽头滤波器，根据频率响应的陷波位置可以得到空间谱范围，从而实现对待测微波信号的频率估计。该发明结构较为简单，可实现大宽带较高精度的瞬时测频，实验验证在12‑40GHz的范围内得到的测量误差小于±0.2GHz。

Description

一种基于频率响应监测实现瞬时测频的方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域和微波技术领域，尤其涉及光通信技术中一种基于频率响应监测实现瞬时测频的方法。
背景技术
在电子战领域中，为实现截获和识别来自于敌方的雷达或通信系统的辐射信息，首先需要对辐射源的频率做出测算，以便于实现进一步的电子侦察、进攻和防御。
随着现代雷达系统逐渐向更高频段延伸，传统的基于电域的测频系统将不再适用。微波光子技术可以解决电子学方法很难甚至无法解决的问题。采用微波光子技术辅助的瞬时频率测量系统，可以工作在更高频段，具有更低损耗、更小尺寸和抗电磁干扰等优点。因此，基于微波光子技术的瞬时频率测量技术有望在未来电子战领域发挥重要的作用。
本发明提出了一种精度较高的微波光子辅助瞬时频率测量系统。利用马赫-曾德尔调制器偏置在最小点实现载波抑制的双边带调制，通过密集型波分复用器分路，使得上下边带形成双抽头滤波器结构，经干涉后形成陷波点。通过对陷波点位置进行监测，由陷波点的间隔计算出光纤色散引入的时延，可以快速地计算出入射微波信号的频率。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种基于频率响应监测实现瞬时测频的方法。
本发明所采用的技术方案中，所述装置包括：激光源LD、微波信号发生器MSG、马赫-曾德尔调制器MZM、掺铒光纤放大器EDFA、密集型波分复用器DWDM、可调光衰减器VOA、可变光延迟线VODL、光耦合器OC、单模光纤SMF、光电探测器PD和电信号分析仪ESA；LD的输出端口与MZM-1的输入端口相连，MZM-1的输出端口与MZM-2的输入端口相连，MZM-2的输出端口通过EDFA与DWDM相连，DWDM的一个输出端口通过VOA与OC相连，另一个输出端口通过VODL与OC相连，OC的输出端口通过一段SMF到达PD，PD的输出端口与ESA的输入端口相连。
本发明在工作时包括以下步骤：
(1)从LD发出的光波注入到MZM-1中；
(2)MSG-1产生扫频信号驱动MZM-1，MZM-1偏置在正交点，进行双边带调制，调制后的光波注入到MZM-2中；
(3)MSG-2产生的射频信号驱动MZM-2，MZM-2偏置在最小点，在MZM-2的输出端可以得到抑制载波的双边带信号；
(4)MZM-2输出的信号经过EDFA补偿之前路径中的损耗，到达DWDM分路，下路通过VODL引入初始时延，上路VOA对插损进行补偿；
(5)上下路信号在OC中合并，经过一段SMF，传播过程中因色散而引入额外的时延，到达PD，最终进入ESA，整个系统构成了一个双抽头微波光子陷波滤波器；
(6)通过观测频率响应的陷波的频率间隔，得到滤波器的自由谱范围，可以计算出双抽头之间的总时延，并分离出由光纤色散引入的时延，最终计算获得入射微波信号的频率。
本发明提出了一种基于频率响应监测实现瞬时测频的方法，该方法利用MZM产生抑制载波的双边带信号，通过密集型波分复用器分路，经干涉形成正系数的双抽头滤波器。通过对陷波点位置进行监测，根据陷波点之间的频率间隔得到滤波器的自由谱范围，计算出双抽头之间的时延，进一步计算出入射微波信号的频率。
本发明相较于频率-空间映射测频方案，有着更为简单的系统结构，可以实现大范围、较高精度的瞬时测频。
附图说明
图1为本发明基于频率响应监测实现瞬时测频的原理图；
图2为实验测试中，系统的频率响应结果图；
(a)MZM-2产生的射频信号为8GHz时，频域陷波点的测量结果；
(b)MZM-2产生的射频信号为16GHz时，频域陷波点的测量结果；
(c)MZM-2产生的射频信号为24GHz时，频域陷波点的测量结果；
(d)MZM-2产生的射频信号为32GHz时，频域陷波点的测量结果；
(e)MZM-2产生的射频信号为40GHz时，频域陷波点的测量结果；
图3为实验测试中，频率测量的结果图；
图4为实验测试中，频率测量误差的结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例：
如图1所示，本实施例中，装置包括：激光源LD、第一微波信号发生器MSG-1、第二微波信号发生器MSG-2、第一马赫-曾德尔调制器MZM-1、第二马赫-曾德尔调制器MZM-2、掺铒光纤放大器EDFA、密集型波分复用器DWDM、可调光衰减器VOA、可变光延迟线VODL、光耦合器OC、单模光纤SMF、光电探测器PD和电信号分析仪ESA。LD的输出端口与MZM-1的输入端口相连，MSG-1的输出与MZM-1的射频端口相连。MZM-1的输出端口与MZM-2的输入端口相连，MSG-2的输出与MZM-2的射频端口相连。MZM-2通过EDFA与DWDM相连，DWDM的上路通过VOA与OC相连，下路通过VODL与OC相连，OC的输出端口通过一段SMF到达PD，PD的输出端口与ESA的输入端口相连。MZM-1偏置在正交点，MZM-2偏置在最小点，输出抑制载波的双边带信号，可以被视作为一个双抽头的滤波器。通过VODL引入初始时延，信号在光纤传输过程中因色散而在边带间引入额外的时延，通过PD拍频最终到达ESA得到系统的频率响应，对陷波点位置进行监测，陷波点之间的频率间隔即为等效双抽头滤波器的自由谱范围，计算出双抽头之间的总时延，进一步计算出入射微波信号的频率。
在本实例中，方法的具体实施步骤是：
步骤一、激光器产生光功率为13dBm的光载波输入到MZM-1；
步骤二、MSG-1产生带宽为2GHz、功率为3dBm的扫频信号，将扫频信号输入到MZM-1的射频端口，MZM-1偏置在正交点进行双边带调制，调制后的信号输入到MZM-2；
步骤三、MSG-2产生频率为8GHz、功率为10dBm的射频信号，将射频信号输入到MZM-2的射频端口，MZM-2偏置在最小点进行抑制载波的双边带调制，调制后的信号经过EDFA补偿，到达DWDM；
步骤四、DWDM将边带分离，下路VODL引入初始时延，上路VOA补偿插入损耗，而后信号到达OC处合路；
步骤五、合路后的信号输入到50km的标准单模光纤中，光纤的色散系数为16ps/nm/km，传输过程中因为光纤的色散效应而在边带之间引入额外的时延；
步骤六、光纤输出的信号通过PD，到达ESA进行分析，可以得到系统的频率响应曲线，如图2(a)所示，改变MSG-2产生的射频信号的频率为16、24、32、40GHz，分别得到系统频率响应曲线如图2(b)、(c)、(d)、(e)所示；
步骤七、根据所得的频率响应，陷波点之间的频率间隔即为滤波器的自由谱范围，可以计算出双抽头之间的总时延，进一步计算出入射微波信号的频率，测量结果如图3所示，对应的测量误差如图4所示，误差小于±0.2GHz。
综上，本发明利用MZM、DWDM、VOA、VODL等器件实现了基于频率响应监测的瞬时测频，该装置结构简单易于实现，不受电子瓶颈影响。此外，系统的测量精度不受光源功率波动的影响，该方案可实现大范围高精度的微波频率测量。
总之，以上所述实施方案仅为本发明的实施例，并非仅用于限定本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明公开的内容上，还可以做出若干等同变形和替换，光载波波长、射频信号频率、光纤的长度等调整也应视为本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种基于频率响应监测实现瞬时测频的方法，包括激光源LD、第一微波信号发生器MSG-1、第二微波信号发生器MSG-2、第一马赫-曾德尔调制器MZM-1、第二马赫-曾德尔调制器MZM-2、掺铒光纤放大器EDFA、密集型波分复用器DWDM、可调光衰减器VOA、可变光延迟线VODL、光耦合器OC、单模光纤SMF、光电探测器PD和电信号分析仪ESA；其特征在于：LD产生的光波注入MZM-1，MZM-1偏置在正交点进行双边带调制，将MSG-1产生的扫频信号驱动调制到光波上，注入MZM-2，MZM-2偏置在最小点，对MSG-2产生的射频信号进行载波抑制双边带调制，MZM-2输出的信号经过EDFA补偿路径损耗，到达DWDM处分路，通过下路的VODL引入初始时延，上路VOA对插损进行补偿，而后上下路信号在OC中合并，经过一段SMF，通过光纤的色散对边带引入额外的时延后，信号经过PD最终到达ESA进行谱分析；整个系统构成了一个双抽头微波光子陷波滤波器，陷波点的频率间隔即为等效双抽头滤波器的自由谱范围，可以计算出双抽头之间的总时延，并计算出由光纤色散引入的时延，并据此实现对待测微波信号的频率估计，实现大宽带较高精度的瞬时测频。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114019234B (zh) * 2021-10-22 2022-09-20 华中科技大学 一种发射机iq两路时延差和频率响应的测量方法和系统
CN116047535B (zh) * 2022-12-30 2024-03-22 电子科技大学 基于色散傅里叶变换的双光学频率梳飞行时间法测距系统
CN116707650B (zh) * 2023-08-07 2023-10-10 四川省医学科学院·四川省人民医院 一种宽带瞬态信号的复制移频系统及其实现方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106814247A (zh) * 2017-01-24 2017-06-09 西安电子科技大学 基于双平行马赫增德尔调制器测量多普勒频移的装置及方法
CN107171733A (zh) * 2017-06-14 2017-09-15 吉林大学 可重构微波光子陷波滤波器
CN107528638A (zh) * 2017-07-27 2017-12-29 西安电子科技大学 基于微波光子滤波的宽带微波信号到达角估计方法
CN107846254A (zh) * 2017-10-12 2018-03-27 北京工业大学 利用集成器件实现微波下变频和移相的光子方法及系统
CN108199776A (zh) * 2018-02-08 2018-06-22 吉林大学 一种基于光电振荡器的微波光子上变频装置及方法
CN109039464A (zh) * 2018-08-30 2018-12-18 吉林大学 一种基于上变频的微波光子毫米波超宽带信号产生方法及装置
CN110798268A (zh) * 2018-08-03 2020-02-14 西安电子科技大学 高效谱效率且可优化功率衰落的微波信号光纤传输方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106814247A (zh) * 2017-01-24 2017-06-09 西安电子科技大学 基于双平行马赫增德尔调制器测量多普勒频移的装置及方法
CN107171733A (zh) * 2017-06-14 2017-09-15 吉林大学 可重构微波光子陷波滤波器
CN107528638A (zh) * 2017-07-27 2017-12-29 西安电子科技大学 基于微波光子滤波的宽带微波信号到达角估计方法
CN107846254A (zh) * 2017-10-12 2018-03-27 北京工业大学 利用集成器件实现微波下变频和移相的光子方法及系统
CN108199776A (zh) * 2018-02-08 2018-06-22 吉林大学 一种基于光电振荡器的微波光子上变频装置及方法
CN110798268A (zh) * 2018-08-03 2020-02-14 西安电子科技大学 高效谱效率且可优化功率衰落的微波信号光纤传输方法
CN109039464A (zh) * 2018-08-30 2018-12-18 吉林大学 一种基于上变频的微波光子毫米波超宽带信号产生方法及装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
光子辅助的射频信号频谱分析;徐坤等;《无线电通信技术》;20131018(第05期);第2-5页 *
基于Optisystem的微波光子测频技术;杨莎莎;《电子科技》;20130115(第01期);第4-6页 *
基于串联双电极马赫-曾德尔调制器的六倍频技术;袁燕等;《中国激光》;20111010(第10期);第100500422页 *
基于光纤马―泽结构实现雷达微波信号瞬时测频的研究;胡总华等;《兴义民族师范学院学报》;20140825(第04期);第101页 *
微波光子技术在瞬时测频中的应用;王旭等;《光电子技术》;20101228(第04期);第276-278页 *

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