CN114614858B - 微波变频系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤通信技术领域，公开了一种微波变频系统及其控制方法。该系统包括：所述前置增益电路用于将输入的电信号进行前置增强，并传输至所述第一变频电路；所述第一变频电路用于接收到经前置增强处理后的电信号，并产生第一本振信号，基于所述第一本振信号对经前置增强处理后的电信号按照预设第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号并传输至所述第二变频电路；所述第二变频电路用于接收到所述第一中频信号，并产生第二本振信号，基于所述第二本振信号对所述第一中频信号按照预设第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到第二中频信号并进行输出。本申请实现了结构简单化的电信号变频解调处理，生成稳定且可靠的基带信号。

Description

微波变频系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种微波变频系统及其控制方法。

背景技术

随着分布式光纤通信技术的飞速发展，并且由于光纤传感器具有重量轻、抗电磁干扰、灵敏度高、安全可靠、耐腐蚀，同时组网复用能力强，可以实现长距离分布式应用等优点，在很多特殊环境条件下应用广泛。其中基于布里渊光时域分析技术的光纤传感系统，利用受激布里渊散射频率与光纤温度变化和光纤应变呈线性关系的原理实现对光纤温度和应变测量的分布式传感。而在对温度或者应变信号检测方面，信号快速实时解调是实现信号获取的核心技术之一，并且该实时解调常需要达到秒甚至百毫秒量级的响应速度。

现今，基于布里渊散射技术的光纤应变解调模块采用频率步进扫描方式实现，即通过微波扫频技术，发送一个本振频率控制信号，使微波扫频器的本振频率处于某一个频率值，通过本振信号与被测信号拍频，再经过一个频带窗口固定的窄带宽滤波器，将布里渊散射信号频谱上的某一点频率解调出来，重复采集多次并累加平均，得到布里渊散射信号频谱该频率点处的最终信号强度，然后通过控制信号使本振频率产生步进变化，就可以得到布里渊散射信号频谱上的下一个频率点处的信号强度，最终通过逐点改变微波扫频器的本振信号，实现对整个布里渊散射信号频谱的扫描，然后确定布里渊散射频谱的中心频率，从而得到应变引起的布里渊散射信号频率改变量。但是由于布里渊频谱的宽度较大，难于同时兼顾到扫描点、响应时间和解调精度，使得现有的基于布里渊散射技术的光纤应变解调方法的实现流程较为复杂。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有的基于布里渊散射技术的光纤应变解调方法的实现流程较为复杂的问题。

本发明第一方面提供了一种微波变频系统，所述微波变频系统包括前置增益电路和至少一个变频电路，其中，所述前置增益电路与所述变频电路有线连接，所述变频电路包括第一变频电路和第二变频电路；所述前置增益电路用于将输入的电信号进行前置增强，并传输至所述第一变频电路；所述第一变频电路用于接收到经前置增强处理后的电信号，并产生第一本振信号，基于所述第一本振信号对经前置增强处理后的电信号按照预设第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号，并传输至所述第二变频电路；所述第二变频电路用于接收到所述第一中频信号，并产生第二本振信号，基于所述第二本振信号对所述第一中频信号按照预设第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到第二中频信号，并进行输出。

可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述第一变频电路包括有线连接的第一混频电路和第一后置增益电路，所述第二变频电路包括有线连接的第二混频电路和第二后置增益电路，所述第一后置增益电路与所述第二混频电路有线连接；所述第一混频电路用于接收经前置增强处理后的电信号，并产生第一本振信号，基于所述第一本振信号对经前置增强处理后的电信号按照预设的第一中频范围进行第一混频，并传输至所述第一后置增益电路；所述第一后置增益电路用于接收第一混频处理后的电信号，并对经第一混频后的电信号进行第一后置增益，得到第一中频信号，并传输至所述第二混频电路；所述第二混频电路用于接收所述第一中频信号，并生成第二本振信号，基于第二本振信号对输入的所述第一中频信号按照预设的第二中频范围进行第二混频，并传输至所述第二后置增益电路；所述第一后置增益电路用于接收第二混频处理后的第一中频信号，并对经第二混频后的第一中频信号进行第二后置增益，得到第二中频信号，并经所述第二后置增益电路进行输出。

可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述微波变频系统还包括内部基准接口、内部基准电路、外部基准接口；所述内部基准接口、内部基准电路和所述外部基准接口分别与所述第一混频电路和所述第二混频电路有线连接，用于在所述第一混频电路接收到经前置增强处理后的电信号时，输出第一调节信号至所述第一混频电路，以及在所述第二混频电路接收到第一中频信号时，输出第二调节信号至所述第二混频电路；所述第一混频电路根据所述第一调节信号生成所述第一本振信号并发出，所述第二混频电路根据所述第二调节信号生成所述第二本振信号并发出。

可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述微波变频系统包括射频输入端口、中频输出端口，所述前置增益电路包括有线连接的前置放大器和前置衰减器，第一混频电路包括有线连接的第一级混频器和第一级锁相器，第一后置增益电路包括顺序有线连接的第一中频滤波器、第一后置衰减器和第一中频放大器，第二混频电路包括有线连接的第二级混频器和第二级锁相器，第二后置增益电路包括顺序有线连接的第二中频滤波器、第二后置衰减器和第二中频放大器；所述电信号经所述射频输入端口输入至所述前置放大器，所述前置放大器对输入的电信号前置强度放大并输出至所述前置衰减器，所述前置衰减器对输入的电信号进行前置功率衰减，并输出至所述第一级混频器；所述第一级锁相器根据所述第一调节信号生成对应频率的第一本振信号并输出至所述第一级混频器，所述第一级混频器将前置增强处理后电信号与第一本振信号进行混频，得到第一混频处理后的电信号，并输出至第一中频滤波器；所述第一中频滤波器对输入的第一混频处理后的电信号进行带通滤波并输出至所述第一后置衰减器，所述第一后置衰减器输入的第一带通滤波处理后的电信号进行后置功率衰减并输出至所述第一中频放大器，所述第一中频放大器对输入的第一功率衰减处理的后电信号进行后置强度放大，得到第一中频信号，并输出至所述第二级混频器；所述第二级锁相器根据所述第二调节信号生成对应频率的第二本振信号并输出至所述第二级混频器，所述第二级混频器将输入的第一中频信号与第二本振信号进行混频，得到第二混频处理后的第一中频信号，并输出至第二中频滤波器；所述第二中频滤波器对输入的第二混频处理后的第一中频信号进行带通滤波并输出至所述第二后置衰减器，所述第二后置衰减器对输入的第二带通滤波处理后的第一中频信号进行后置功率衰减并输出至所述第二中频放大器，所述第二中频放大器对输入的第二功率衰减处理后的第一中频信号进行后置强度放大，得到第二中频信号，并经至所述中频输出端口进行输出。

可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述第一混频电路和所述第二混频电路配置有多个本振模式，其中，所述第一混频电路和所述第二混频电路设置的本振模式为如下所示的其中一项第一混频电路设置为扫频本振模式，第二混频电路设置为固定频率本振模式；或者，第一混频电路设置为固定频率本振模式，第二混频电路设置为扫频本振模式；或者，第一混频电路设置为扫频本振模式，第二混频电路设置为扫频本振模式；或者，第一混频电路设置为固定频率本振模式，第二混频电路设置为固定频率本振模式。

可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，若第一混频电路设置为扫频本振模式，第二混频电路设置为固定频率本振模式，所述第一混频电路在接收到前置增益处理后的电信号时，生成第一扫频信号，根据所述第一扫频信号，将输入的电信号的频率收窄至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路传输至所述第二混频电路；所述第二混频电路在接收到所述第一中频信号时，生成第一固定频率信号，根据所述第一固定频率信号，将输入的所述第一中频信号映射至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路进行输出。

可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，若第一混频电路设置为固定频率本振模式，第二混频电路设置为扫频本振模式，所述第一混频电路在接收到前置增益处理后的电信号时，生成第二固定频率信号，根据所述第二固定频率信号，将输入的电信号的频率映射至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路传输至所述第二混频电路；所述第二混频电路在接收到所述第一中频信号时，生成第二扫频信号，根据所述第二扫频信号，将输入的所述第一中频信号收窄至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路进行输出。

可选的，在本发明第一方面的第七种实现方式中，若第一混频电路设置为扫频本振模式，第二混频电路设置为扫频本振模式，所述第一混频电路在接收到前置增益处理后的电信号时，生成第三扫频信号，根据所述第三扫频信号，将输入的电信号的频率收窄至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路传输至所述第二混频电路；所述第二混频电路在接收到所述第一中频信号时，生成第四扫频信号，根据所述第四扫频信号，将输入的所述第一中频信号收窄至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路进行输出。

本发明第二方面提供了一种微波变频系统的控制方法，所述微波变频系统包括前置增益电路和变频电路，其中，所述变频电路包括相互连接的第一变频电路和第二变频电路，且所述第一变频电路上配置有第一本振模式，所述第二变频电路上配置有第二本振模式；所述微波变频系统的控制方法包括：通过所述第一变频电路接收待变频的电信号，并根据所述第一本振模式，生成第一本振信号；所述第一变频电路根据所述第一本振信号，对接收的电信号按照预设的第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号；通过所述第二变频电路，根据所述第二本振模式，生成第二本振信号，并基于所述第二本振信号，对输入的第一中频信号按照预设的第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到第二中频信号并进行输出。

可选的，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述第一本振模式为扫频本振模式，所述第二本振模式为固定频率本振模式；或者，所述第一本振模式为固定频率本振模式，所述第二本振模式为扫频本振模式；或者，所述第一本振模式为扫频本振模式，所述第二本振模式为扫频本振模式；或者，所述第一本振模式为固定频率本振模式，所述第二本振模式为固定频率本振模式。

本发明提供的技术方案中，所述微波变频系统包括前置增益电路和至少一个变频电路，其中，所述前置增益电路与所述变频电路有线连接，所述变频电路包括第一变频电路和第二变频电路；所述前置增益电路用于将输入的电信号进行前置增强，并传输至所述第一变频电路；所述第一变频电路用于接收到经前置增强处理后的电信号，并产生第一本振信号，基于所述第一本振信号对经前置增强处理后的电信号按照预设第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号，并传输至所述第二变频电路；所述第二变频电路用于接收到所述第一中频信号，并产生第二本振信号，基于所述第二本振信号对所述第一中频信号按照预设第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到第二中频信号，并进行输出。相比于现有的系统框架来说，本发明提供的系统结构更简单，最大限度降低系统处理流程，生成频率稳定且可靠的基带信号，同时提高系统可靠性、降低系统成本，该种结构的系统控制逻辑和控制技术也较简单。

附图说明

图1为现有的分布式光纤传感系统及对应的微波变频系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的微波变频系统的第一个实施例示意图；

图3为本发明实施例中提供的微波变频系统的第二个实施例示意图；

图4为本发明实施例中提供的微波变频系统的第三个实施例示意图；

图5为本发明实施例中提供的微波变频系统的第四个实施例示意图；

图6为本发明实施例中微波变频系统的控制方法的一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种微波变频系统及其控制方法，该微波变频系统是基于现有的布里渊光时域反射技术（OTDR）的分布式光纤传感系统中的微波变频系统来改进的，具体是在分布式光纤传感系统中通过前置增益电路和至少一个变频电路，其中，前置增益电路与变频电路有线连接，变频电路包括有线连接的混频电路和后置增益电路；通过前置增益电路用于将输入的电信号进行前置增强，并传输混频电路；混频电路用于在接收到前置增益电路输入的电信号时，发出预设的本振信号，对输入的电信号按照预设中频范围进行混频，并传输至后置增益电路；后置增益电路用于对输入的电信号进行后置增强，并进行输出。这样系统架构相比于现有技术来说，结构简单，且控制逻辑也简单，该结构的系统，能够对微波类型的电信号进行动态变频，大大提高了信号频谱搬移的效率与有效性，生成稳定且可靠的基带信号。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为便于理解，下面通过各实施例对本发明提供的微波变频系统及其控制方法的结构和实现流程进行详细说明，请参阅图2和图3，本发明实施例微波变频系统的结构示意图，该微波变频系统包括前置增益电路101和至少一个变频电路，其中，所述前置增益电路101与所述变频电路有线连接，所述变频电路包括第一变频电路102和第二变频电路103。

在本实施例中，所述前置增益电路101用于将输入的电信号进行前置增强，并传输至所述第一变频电路102；所述第一变频电路102用于接收到经前置增强处理后的电信号，并产生第一本振信号，基于所述第一本振信号对经前置增强处理后的电信号按照预设第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号，并传输至所述第二变频电路103；所述第二变频电路103用于接收到所述第一中频信号，并产生第二本振信号，基于所述第二本振信号对所述第一中频信号按照预设第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到第二中频信号，并进行输出。

在实际应用中，这里输入的电信号，指的是由相应的温度或者应变等信号影响分布式光纤传感中由布里渊时域形式反射回来，并经耦合器、双平衡探测器进行光电转换后得到的微波频段的电信号。由于信号的采集和分析需要在基带信号频率，需要将微波频段带有相应采集信息的电信号进行中频转换，将微波频段转为基带频段的信号，以实现对采集信息的提取和分析。

基于上述原理，所述前置增益电路101主要将输入的微波变频系统中的电信号进行信号增益，增大信号的功率，并将信号增益后的电信号传输至所述第一变频电路102。

进一步的，所述第一变频电路102接收到由所述前置增益电路101信号增益后的电信号，所述第一变频电路102根据相应的基准调节信号生成对应预设频率的本振信号，进而利用所述混频电路将上述本振信号与信号增益后的电信号按照预设中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号，进而将上述第一中频信号传输至所述第二变频电路103。所述第二变频电路103对输入的第一中频电信号进行第二变频和第二增益，得到第二中频信号，并将第二中频信号进行输出，从而得到满足信息提取与分析的基带信号。

如图3所示，所述第一变频电路102包括有线连接的第一混频电路1021和第一后置增益电路1022，所述第二变频电路103包括有线连接的第二混频电路1031和第二后置增益电路1032，所述第一后置增益电路1022与所述第二混频电路1031有线连接。

在本实施例中，所述第一混频电路1021用于接收经前置增强处理后的电信号，并产生第一本振信号，基于所述第一本振信号对经前置增强处理后的电信号按照预设的第一中频范围进行第一混频，并传输至所述第一后置增益电路1022；所述第一后置增益电路1022用于接收第一混频处理后的电信号，并对经第一混频后的电信号进行第一后置增益，得到第一中频信号，并传输至所述第二混频电路1031；所述第二混频电路1031用于接收所述第一中频信号，并生成第二本振信号，基于第二本振信号对输入的所述第一中频信号按照预设的第二中频范围进行第二混频，并传输至所述第二后置增益电路1032；所述第一后置增益电路1022用于接收第二混频处理后的第一中频信号，并对经第二混频后的第一中频信号进行第二后置增益，得到第二中频信号，并经所述第二后置增益电路1032进行输出。

在实际应用中，当所述前置增益电路101对输入的电信号进行前置信号增益后，并将前置增益处理后的电信号传输至所述第一混频电路1021；获取相应的调节信号，并根据所述调节信号生成第一本振信号，从而对前置增益处理后的电信号与第一本振信号进行第一混频处理，得到第一混频处理后的电信号；进而利用所述第一后置增益电路1022对第一混频处理后的电信号进行第一后置信号增益，得到第一中频信号，并将第一中频信号传输给所述第二混频电路1031；所述第二混频电路1031获取相应的调节信号，并根据所述调节信号生成第二本振信号，从而对输入的第一后置信号增益后的第一中频信号与第二本振信号进行第二混频处理，得到第二混频处理后的第一中频信号；进而经所述第二后置增益电路1032对第二混频处理后的第一中频信号进行第二后置信号增益，得到第二中频信号，以及将第二中频信号进行输出。

如图4和图5所示，所述微波变频系统还包括内部基准接口105、内部基准电路104、外部基准接口106。

本实施例中，所述内部基准接口105、内部基准电路104和所述外部基准接口106分别与所述第一混频电路1021和所述第二混频电路1031有线连接，用于在所述第一混频电路1021接收到经前置增强处理后的电信号时，输出第一调节信号至所述第一混频电路1021，以及在所述第二混频电路1031接收到第一中频信号时，输出第二调节信号至所述第二混频电路1031；

所述第一混频电路1021根据所述第一调节信号生成所述第一本振信号并发出，所述第二混频电路1031根据所述第二调节信号生成所述第二本振信号并发出。

在实际应用中，所述内部基准电路104生成相应的内部参考频率的内部基准信号，内部基准接口105将内部基准信号进行输出，并且所述外部基准接口106获取相应的外部基准信号，进而在所述第一混频电路1021接收到前置增益处理后的电信号时，微波变频系统获取相应的基准控制信号控制所述内部基准信号或所述外部基准信号将第一调节信号输入至第一混频电路1021中以及生成相应的第一本振信号并发出，进而第一混频电路1021将所述第一本振信号和前置增益处理后的电信号进行第一混频；以及在所述第二混频电路1031接收到所述第一后置增益电路1022增益电路输入的第一中频信号时，微波变频系统获取相应的基准控制信号控制所述内部基准信号或所述外部基准信号将第二调节信号输入至第二混频电路1031中以及生成相应的第二本振信号并发出，进而第二混频电路1031将所述第二中频信号和第一中频信号进行第二混频。

如图5所示，所述微波变频系统包括射频输入端口107、中频输出端口108，所述前置增益电路101包括有线连接的前置放大器1011和前置衰减器1012，第一混频电路1021包括有线连接的第一级混频器1021a和第一级锁相器1021b，第一后置增益电路1022包括顺序有线连接的第一中频滤波器1022a、第一后置衰减器1022b和第一中频放大器1022c，第二混频电路1031包括有线连接的第二级混频器1031a和第二级锁相器1031b，第二后置增益电路1032包括顺序有线连接的第二中频滤波器1032a、第二后置衰减器1032b和第二中频放大器1032c。

本实施例中，所述电信号经所述射频输入端口107输入至所述前置放大器1011，所述前置放大器1011对输入的电信号前置强度放大并输出至所述前置衰减器1012，所述前置衰减器1012对输入的电信号进行前置功率衰减，并输出至所述第一级混频器1021a；所述第一级锁相器1021b根据所述第一调节信号生成对应频率的第一本振信号并输出至所述第一级混频器1021a，所述第一级混频器1021a将前置增强处理后电信号与第一本振信号进行混频，得到第一混频处理后的电信号，并输出至第一中频滤波器1022a；所述第一中频滤波器1022a对输入的第一混频处理后的电信号进行带通滤波并输出至所述第一后置衰减器1022b，所述第一后置衰减器1022b输入的第一带通滤波处理后的电信号进行后置功率衰减并输出至所述第一中频放大器1022c，所述第一中频放大器1022c对输入的第一功率衰减处理的后电信号进行后置强度放大，得到第一中频信号，并输出至所述第二级混频器1031a。

所述第二级锁相器1031b根据所述第二调节信号生成对应频率的第二本振信号并输出至所述第二级混频器1031a，所述第二级混频器1031a将输入的第一中频信号与第二本振信号进行混频，得到第二混频处理后的第一中频信号，并输出至第二中频滤波器1032a；所述第二中频滤波器1032a对输入的第二混频处理后的第一中频信号进行带通滤波并输出至所述第二后置衰减器1032b，所述第二后置衰减器1032b对输入的第二带通滤波处理后的第一中频信号进行后置功率衰减并输出至所述第二中频放大器1032c，所述第二中频放大器1032c对输入的第二功率衰减处理后的第一中频信号进行后置强度放大，得到第二中频信号，并经至所述中频输出端口108进行输出。

在实际应用中，所述射频输入接口获取输入微波变频系统的微波频段的电信号，并将微波频段的电信号输入至所述前置放大器1011，所述前置放大器1011对输入的电信号进行前置强度放大并输出至所述前置衰减器1012，所述前置衰减器1012对输入前置强度放大的电信号进行前置功率衰减，并输出至所述第一级混频器1021a；所述内部基准电路104和外部基准接口106发送相应的基准信号，获取对应的基准调节指令，控制相应的基准信号生成对应的第一调节信号输入至所述第一级锁相器1021b，并根据所述第一调节信号生成对应频率的第一本振信号并输出至所述第一级混频器1021a，进而所述第一级混频器1021a将输入前置功率衰减后的电信号与第一本振信号进行第一混频，得到第一混频处理后的电信号，并输出至第一中频滤波器1022a，第一中频滤波器1022a对第一混频处理后的电信号进行阈值频率范围的带通滤波并输出至所述第一后置衰减器1022b，第一后置衰减器1022b对第一带通滤波处理后的电信号进行第一后置功率衰减并输出至所述第一中频放大器1022c，第一中频放大器1022c对第一功率衰减处理的后电信号进行第一后置强度放大，得到第一中频信号并输出至所述第二级混频器1031a。所述内部基准电路104和外部基准接口106发送相应的基准信号，获取对应的基准调节指令，控制相应的基准信号生成对应的第二调节信号输入至所述第一级锁相器1021b，并根据所述第二调节信号生成对应频率的第二本振信号并输出至所述第二级混频器1031a，进而所述第二级混频器1031a将输入第一中频信号与第二本振信号进行第二混频，得到第二混频处理后的第一中频信号，并输出至第二中频滤波器1032a，第二中频滤波器1032a对第二混频处理后的第一中频信号进行阈值频率范围的带通滤波并输出至所述第二后置衰减器1032b，第二后置衰减器1032b对第二带通滤波处理后的第一中频信号进行第二后置功率衰减并输出至所述第二中频放大器1032c，第二中频放大器1032c对第二功率衰减处理后的第一中频信号进行第二后置强度放大，得到第二中频信号并输出至所述中频输出端口108输出至微波变频系统外。

此外，所述第一混频电路和所述第二混频电路配置有多个本振模式，其中，所述第一混频电路1021和所述第二混频电路1031设置的本振模式为如下所示的其中一项：第一混频电路1021设置为扫频本振模式，第二混频电路1031设置为固定频率本振模式；或者第一混频电路1021设置为固定频率本振模式，第二混频电路1031设置为扫频本振模式；或者第一混频电路1021设置为扫频本振模式，第二混频电路1031设置为扫频本振模式；或者，第一混频电路1021设置为固定频率本振模式，第二混频电路1031设置为固定频率本振模式。

本实施例中，若第一混频电路1021设置为扫频本振模式，第二混频电路1031设置为固定频率本振模式，所述第一混频电路1021在接收到前置增益处理后的电信号时，控制内部基准电路104和外部基准接口106生成相应的基准信号以生成对应频率的第一扫频信号，根据所述第一扫频信号，将输入的电信号的频率收窄至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路1022传输至所述第二混频电路1031；所述第二混频电路1031在接收到所述第一中频信号时，控制内部基准电路104和外部基准接口106生成相应的基准信号以生成固定频率的第一固定频率信号，根据所述第一固定频率信号，对所述第一中频信号号映射至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路1032进行输出。

若第一混频电路1021设置为固定频率本振模式，第二混频电路1031设置为扫频本振模式，所述第一混频电路1021在接收到前置增益处理后的电信号时，控制内部基准电路104和外部基准接口106生成相应的基准信号以生成固定频率的第二固定频率信号，根据所述第二固定频率信号，将输入的电信号的频率映射至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路1022传输至所述第二混频电路1031；所述第二混频电路1031在接收到所述第一中频信号时，控制内部基准电路104和外部基准接口106生成相应的基准信号以生成对应频率的第二扫频信号，根据所述第二扫频信号，对所述第一中频信号收窄至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路1032进行输出。

若第一混频电路1021设置为扫频本振模式，第二混频电路1031设置为扫频本振模式，所述第一混频电路1021在接收到前置增益处理后的电信号时，控制内部基准电路104和外部基准接口106生成相应的基准信号以生成对应频率的第三扫频信号，根据所述第三扫频信号，将输入的电信号的频率收窄至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路1022传输至所述第二混频电路1031。

所述第二混频电路1031在接收到所述第一中频信号时，控制内部基准电路104和外部基准接口106生成相应的基准信号以生成对应频率的第四扫频信号，根据所述第四扫频信号，对所述第一中频信号收窄至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路1032进行输出。

本实施例中，所述微波变频系统包括前置增益电路和至少一个变频电路，其中，所述前置增益电路与所述变频电路有线连接，所述变频电路包括第一变频电路和第二变频电路；所述前置增益电路用于将输入的电信号进行前置增强，并传输至所述第一变频电路；所述第一变频电路用于接收到经前置增强处理后的电信号，并产生第一本振信号，基于所述第一本振信号对经前置增强处理后的电信号按照预设第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号，并传输至所述第二变频电路；所述第二变频电路用于接收到所述第一中频信号，并产生第二本振信号，基于所述第二本振信号对所述第一中频信号按照预设第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到第二中频信号，并进行输出。相比于现有的系统框架来说，本发明提供的系统结构更简单，最大限度降低系统处理流程，生成频率稳定且可靠的基带信号，同时提高系统可靠性、降低系统成本，该种结构的系统控制逻辑和控制技术也较简单。

请参阅图6，本发明实施例中微波变频系统的控制方法，该方法是基于上述实施提供的基于布里渊光时域反射技术（OTDR）的分布式光纤传感系统及对应的微波变频系统提出的，该所述微波变频系统包括前置增益电路和变频电路，其中，所述变频电路包括相互连接的第一变频电路和第二变频电路，且所述第一变频电路上配置有第一本振模式，所述第二变频电路上配置有第二本振模式，所述微波变频系统的控制方法包括：

601、通过所述第一变频电路接收待变频的电信号，并根据所述第一本振模式，生成第一本振信号；

本实施例中，这里的变频的电信号，指的是由相应的温度或者应变等信号影响分布式光纤传感中由布里渊时域形式反射回来，并经耦合器、双平衡探测器进行光电转换后得到的微波频段的电信号；这里的第一本振信号，指的是频率在2067.5MHz附近电信号；这里的第一本振模式，指的是在混频处理时，通过配置第一本振信号为不同频率，可以把频率范围很宽且未知的电信号变频到固定的第一中频信号中，达到收窄输入信号范围的一种信号处理模式。

在实际应用中，当分布式光纤传感系统获取由布里渊时域形式反射回来后向散射光后，利用光耦合器和双平衡探测器进行光学混频以及光电转换，得到微波频段的电信号；进而将处理得到的微波频段的电信号输入至第一变频电路中，所述第一变频电路对微波频段的电信号进行信号强度放大，使得当前所要处理的微波频段的电信号提高到能够进行变频处理强度的信号，其中信号强度放大的作用有能提高信号的信噪比、减少外界干扰的相对影响、合理布局,便于调节与使用(前放为非调节式,主放放大调节倍数、成形常数)以及实现阻抗转换和匹配(前放设计为高输入阻抗,低输出阻抗)；并对强度放大的微波频段的电信号进行功率衰减，使得当前所要处理的微波频段的电信号提高到能够将功率强度过高的部分信号进行衰减，其中进行功率衰减的作用有调整电路中信号的大小以及改善阻抗匹配，要得到比较稳定的负载阻抗时，通过对信号进行功率衰减，能够缓冲阻抗的变化。

进而根据设置的第一本振模式，第一变频电路接收对应频率调节的的调节信号，并控制相应的内部参考信号以及外部参考信号来生成对应的第一调节信号，并将第一调节信号输送至第一变频电路；进而第一变频电路接收内部参考信号，并基于第一调节信号，利用第一变频电路对所述内部参考信号锁相频率调节，得到第一本振信号。

602、所述第一变频电路根据所述第一本振信号，对接收的电信号按照预设的第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号；

本实施例中，第一变频电路根据的第一本振信号，对接收的电信号按照预设的第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到第一中频信号。这里的一个较佳是实现方式是通过配置得到频率可变的对应频率第一本振频率，将微波频段为11GHz范围的电信号与对应频率第一本振频率进行混频处理，从而将微波频段的电信号变频收窄至2067.5MHz的中频范围，得到第一中频信号，并将第一中频信号发送至第二变频电路。

603、通过所述第二变频电路，根据所述第二本振模式，生成第二本振信号，并基于所述第二本振信号，对输入的第一中频信号按照预设的第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到第二中频信号并进行输出。

本实施例中，通过第二变频电路，根据设置的第二本振模式，第二变频电路接收对应频率调节的的调节信号，并控制相应的内部参考信号以及外部参考信号来生成对应的第二调节信号，并将第二调节信号输送至第二变频电路；进而第二变频电路接收内部参考信号，并基于第二调节信号，利用第二变频电路对所述内部参考信号锁相频率调节，得到第二本振信号。进而第二变频电路根据的第二本振信号，对接收的电信号按照预设的第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到第二中频信号。这里的一个较佳是实现方式是通过配置得到频率可变的对应频率第二本振频率，将微波频段为2067.5MHz的中频范围的电信号与对应频率第二本振频率进行下混频处理，从而将微波频段的电信号变频收窄至187.5MHz的中频范围，得到第二中频信号并进行输出。

其中，所述第一本振模式为扫频本振模式，所述第二本振模式为固定频率本振模式；或者，所述第一本振模式为固定频率本振模式，所述第二本振模式为扫频本振模式；或者，所述第一本振模式为扫频本振模式，所述第二本振模式为扫频本振模式；或者，所述第一本振模式为固定频率本振模式，所述第二本振模式为固定频率本振模式。

综上，通过根据微波频段的电信号，按照预置的本振模式生成对应频率的本振信号，将对应的本振信号与微波频段的电信号进行二次变频处理，从而得到基带频段的中频信号。相比于现有技术，本申请对微波频段的电信号进行精准变频处理，得到更加符合预设基带频段、稳定度高以及相位噪声性能高的中频信号；并且该微波变频系统成本低、系统简单、维护难度小，可靠性高。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种微波变频系统，其特征在于，所述微波变频系统为基于布里渊光时域反射技术的分布式光纤传感系统中的微波变频系统；所述微波变频系统包括前置增益电路和至少一个变频电路，其中，所述前置增益电路与所述变频电路有线连接，所述变频电路包括第一变频电路、第二变频电路、内部基准接口、内部基准电路和外部基准接口；其中，所述第一变频电路包括有线连接的第一级混频器、第一级锁相器和第一后置增益电路，所述第二变频电路包括有线连接的第二级混频器、第二级锁相器和第二后置增益电路，所述第一后置增益电路与所述第二级混频器有线连接；

所述前置增益电路用于将输入的电信号进行前置增强，并传输至所述第一变频电路；

所述内部基准接口、内部基准电路和所述外部基准接口分别与所述第一级锁相器和所述第二级锁相器有线连接；所述内部基准电路用于生成相应的内部参考频率的内部基准信号；所述内部基准接口用于输出所述内部基准信号；所述外部基准接口用于输入外部基准信号；

所述第一级锁相器用于在所述第一级混频器接收经前置增强处理后的电信号时，利用预设的第一本振模式，获取相应的基准控制信号，基于所述基准控制信号控制所述内部基准电路生成相应频率的内部基准信号以及控制所述外部基准接口输入相应频率的外部基准信号，并将相应频率的所述内部基准信号或所述外部基准信号作为所需频率的第一调节信号，所述第一级锁相器对所述第一调节信号进行信号锁相，生成预设频率范围的第一本振信号，并传输至所述第一级混频器；

所述第一级混频器用于接收经前置增强处理后的电信号，并基于所述第一本振信号对经前置增强处理后的电信号按照预设的第一中频范围进行第一混频，并传输至所述第一后置增益电路；

所述第一后置增益电路用于接收第一混频处理后的电信号，并对经第一混频后的电信号进行第一后置增益，得到收窄至预设第一中频范围的第一中频信号，并传输至所述第二级混频器；

所述第二级锁相器用于在所述第二级混频器传输用于接收所述第一中频信号时，利用预设的第二本振模式，获取相应的基准控制信号，基于所述基准控制信号控制所述内部基准电路生成相应频率的内部基准信号以及控制所述外部基准接口用于输入相应频率的外部基准信号，并将相应频率的所述内部基准信号或所述外部基准信号作为所需频率的第二调节信号，所述第二级锁相器对所述第二调节信号进行信号锁相，生成预设频率范围的第二本振信号；

所述第二级混频器用于接收所述第一中频信号，并基于第二本振信号对输入的所述第一中频信号按照预设的第二中频范围进行第二混频，并传输至所述第二后置增益电路；

所述第二后置增益电路用于接收第二混频处理后的第一中频信号，并对经第二混频后的第一中频信号进行第二后置增益，得到收窄至预设第二中频范围的第二中频信号，并经所述第二后置增益电路进行输出。

2.根据权利要求1所述的微波变频系统，其特征在于，所述微波变频系统包括射频输入端口、中频输出端口，所述前置增益电路包括有线连接的前置放大器和前置衰减器，第一后置增益电路包括顺序有线连接的第一中频滤波器、第一后置衰减器和第一中频放大器，第二后置增益电路包括顺序有线连接的第二中频滤波器、第二后置衰减器和第二中频放大器；

所述电信号经所述射频输入端口输入至所述前置放大器，所述前置放大器对输入的电信号前置强度放大并输出至所述前置衰减器，所述前置衰减器对输入的电信号进行前置功率衰减，并输出至所述第一级混频器；

所述第一中频滤波器对输入的第一混频处理后的电信号进行带通滤波并输出至所述第一后置衰减器，所述第一后置衰减器对输入的第一带通滤波处理后的电信号进行后置功率衰减并输出至所述第一中频放大器，所述第一中频放大器对输入的第一功率衰减处理后的电信号进行后置强度放大，得到第一中频信号，并输出至所述第二级混频器；

所述第二中频滤波器对输入的第二混频处理后的第一中频信号进行带通滤波并输出至所述第二后置衰减器，所述第二后置衰减器对输入的第二带通滤波处理后的第一中频信号进行后置功率衰减并输出至所述第二中频放大器，所述第二中频放大器对输入的第二功率衰减处理后的第一中频信号进行后置强度放大，得到第二中频信号，并经至所述中频输出端口进行输出。

3.根据权利要求1所述的微波变频系统，其特征在于，所述第一级混频器和所述第二级混频器配置有多个本振模式，其中，所述第一级混频器和所述第二级混频器设置的本振模式为如下所示的其中一项：

第一级混频器设置为扫频本振模式，第二级混频器设置为固定频率本振模式；或者，

第一级混频器设置为固定频率本振模式，第二级混频器设置为扫频本振模式；或者，

第一级混频器设置为扫频本振模式，第二级混频器设置为扫频本振模式；或者，

第一级混频器设置为固定频率本振模式，第二级混频器设置为固定频率本振模式。

4.根据权利要求3所述的微波变频系统，其特征在于，若第一级混频器设置为扫频本振模式，第二级混频器设置为固定频率本振模式，所述第一级混频器在接收到前置增益处理后的电信号时，所述第一级锁相器生成第一扫频信号，根据所述第一扫频信号，所述第一级混频器将输入的电信号的频率收窄至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路传输至所述第二级混频器；

所述第二级混频器在接收到所述第一中频信号时，所述第二级锁相器生成第一固定频率信号，根据所述第一固定频率信号，所述第二级混频器将输入的所述第一中频信号映射至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路进行输出。

5.根据权利要求3所述的微波变频系统，其特征在于，若第一级混频器设置为固定频率本振模式，第二级混频器设置为扫频本振模式，所述第一级混频器在接收到前置增益处理后的电信号时，所述第一级锁相器生成第二固定频率信号，根据所述第二固定频率信号，所述第一级混频器将输入的电信号的频率映射至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路传输至所述第二级混频器；

所述第二级混频器在接收到所述第一中频信号时，所述第二级锁相器生成第二扫频信号，根据所述第二扫频信号，所述第二级混频器将输入的所述第一中频信号收窄至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路进行输出。

6.根据权利要求3所述的微波变频系统，其特征在于，若第一级混频器设置为扫频本振模式，第二级混频器设置为扫频本振模式，所述第一级混频器在接收到前置增益处理后的电信号时，所述第一级锁相器生成第三扫频信号，根据所述第三扫频信号，所述第一级混频器将输入的电信号的频率收窄至预设的第一中频范围，并经所述第一后置增益电路传输至所述第二级混频器；

所述第二级混频器在接收到所述第一中频信号时，所述第二级锁相器生成第四扫频信号，根据所述第四扫频信号，所述第二级混频器将输入的所述第一中频信号收窄至预设的第二中频范围，并经所述第二后置增益电路进行输出。

7.一种微波变频系统的控制方法，应用于权利要求1-6中任一项的微波变频系统，其特征在于，所述微波变频系统包括前置增益电路和变频电路，其中，所述变频电路包括相互连接的第一变频电路和第二变频电路，且所述第一变频电路上配置有第一本振模式，所述第二变频电路上配置有第二本振模式；

所述微波变频系统的控制方法包括：

通过所述第一变频电路接收待变频的电信号，并根据所述第一本振模式，利用相应频率的第一调节信号锁相生成预设频率范围的第一本振信号；

所述第一变频电路根据所述第一本振信号，对接收的电信号按照预设的第一中频范围进行第一混频和第一增益，得到收窄至预设第一中频范围的第一中频信号；

通过所述第二变频电路，根据所述第二本振模式，利用相应频率的第二调节信号锁相生成预设频率范围的第二本振信号，并基于所述第二本振信号，对输入的第一中频信号按照预设的第二中频范围进行第二混频和第二增益，得到收窄至预设第二中频范围的第二中频信号并进行输出。

8.根据权利要求7所述的微波变频系统的控制方法，其特征在于，

所述第一本振模式为扫频本振模式，所述第二本振模式为固定频率本振模式；或者，

所述第一本振模式为固定频率本振模式，所述第二本振模式为扫频本振模式；或者，

所述第一本振模式为扫频本振模式，所述第二本振模式为扫频本振模式；或者，

所述第一本振模式为固定频率本振模式，所述第二本振模式为固定频率本振模式。

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