RU2721739C1 - Fiber-optic instantaneous frequency measuring system of multiple microwave signals - Google Patents

Fiber-optic instantaneous frequency measuring system of multiple microwave signals Download PDF

Info

Publication number
RU2721739C1
RU2721739C1 RU2019117757A RU2019117757A RU2721739C1 RU 2721739 C1 RU2721739 C1 RU 2721739C1 RU 2019117757 A RU2019117757 A RU 2019117757A RU 2019117757 A RU2019117757 A RU 2019117757A RU 2721739 C1 RU2721739 C1 RU 2721739C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
mach
fiber
input
microwave
Prior art date
Application number
RU2019117757A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Геннадьевич Морозов
Ильнур Ильдарович Нуреев
Айрат Жавдатович Сахабутдинов
Александр Алексеевич Иванов
Самвел Геворкович Папазян
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ"
Priority to RU2019117757A priority Critical patent/RU2721739C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2721739C1 publication Critical patent/RU2721739C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165—Spectrum analysis; Fourier analysis using filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

FIELD: optics.SUBSTANCE: fibre-optic device relates to the technique of optical-electronic measurements, in particular to devices for measuring instantaneous frequencies of microwave signals using optical filters. Fibre-optical device for measuring instantaneous frequencies of multiple microwave signals comprises a source of a narrow-band optical signal, a first Mach-Zehnder modulator, where the radio frequency input of the first Mach-Zehnder modulator is input of a fibre-optic system for measuring instantaneous frequencies of multiple microwave signals, an optical circulator, an optical filter, a first photodetector, a second photodetector, as well as a controller for determining microwave frequency signals. Second port of the optical circulator through the optical filter through the fibre-optic guides through the first photodetector is connected to the first input of the microwave signal frequency determining controller, and the third port of the optical circulator is connected to the second input of the microwave signal frequency determining controller by a fibre-optic guide through the second photodetector. System also includes a microwave signal generator, a second Mach-Zehnder modulator, where the optical input of the second Mach-Zehnder modulator is connected to the narrow-band optical signal source by means of the fibre-optic guide, the radio-frequency input of the second Mach-Zehnder modulator is connected to the microwave signal generator, and the output of the second Mach-Zehnder modulator by means of the fibre-optic guide is connected to the optical input of the first Mach-Zehnder modulator, in its turn, the output of which is connected to the first port of the optical circulator by means of a fibre-optic guide. Microwave signal frequency determining controller has an output which is an output of a fibre-optic system for measuring instantaneous frequencies of a plurality of microwave signals.EFFECT: invention enables to measure frequencies of several microwave signals simultaneously.5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике оптико-электронных измерений, в частности к устройствам для измерения мгновенных частот СВЧ-сигналов с помощью оптических фильтров, включая фильтры в интегральном и волоконно-оптическом исполнении (интерферометры Фабри-Перо, решетки Брэгга, тонкопленочные фильтры и т.д.), у которых существует зависимость смещения по частоте их спектральной, как правило, полосовой резонансной характеристики, в зависимости от частоты измеряемых сигналов.The invention relates to techniques for optical-electronic measurements, in particular, to devices for measuring the instantaneous frequencies of microwave signals using optical filters, including filters in integrated and fiber-optic design (Fabry-Perot interferometers, Bragg gratings, thin-film filters, etc. ), in which there is a dependence of the frequency shift of their spectral, as a rule, band resonance characteristic, depending on the frequency of the measured signals.

Известно широкополосное устройство измерения мгновенного спектра СВЧ-диапазона на основе рассеяния Бриллюэна (см. патент CN106840223 опубликованный 01.16.2017). Устройство содержит узкополосный источник оптического излучения, оптический разветвитель, первый электрооптический модулятор, среда для рассеивания Бриллюэна, второй электрооптический модулятор, источник сигнала, оптический циркулятор, фотодетектор и модуль сбора данных.Known broadband device for measuring the instantaneous microwave spectrum based on Brillouin scattering (see patent CN106840223 published 01.16.2017). The device comprises a narrowband optical radiation source, an optical splitter, a first electro-optical modulator, Brillouin dispersion medium, a second electro-optical modulator, a signal source, an optical circulator, a photo detector and a data acquisition module.

Известно устройство и метод измерения частоты на основе фотонного СВЧ-фильтра с единичным откликом (см. патент CN102636694 опубликованный 11.05.2012). Устройство содержит широкополосный источник оптического излучения, оптоволоконный интерферометр Маха-Цендера, электрооптический модулятор, оптический усилитель, микроволновую антенну, дисперсионное оптическое волокно, фотодетектор и электродинамический измеритель.A device and method for measuring frequency based on a photon microwave filter with a single response (see patent CN102636694 published 05/11/2012). The device comprises a broadband optical radiation source, a Mach-Zehnder optical fiber interferometer, an electro-optical modulator, an optical amplifier, a microwave antenna, a dispersive optical fiber, a photodetector, and an electrodynamic meter.

Известно устройство для измерения мгновенной частоты СВЧ-сигналов (см. электронный ресурс http://ieeexplore.ieee.org/document/5658129/, опубликованный 06.12.2010). Данное устройство выбранное в качестве прототипа, содержит последовательно соединенные источник узкополосного оптического сигнала, модулятор Маха-Цендера, оптический фильтр на основе волоконной решётки Брэгга и фотоприемный блок, соединенный с контроллером определения частоты СВЧ-сигнала, в котором производится математическая обработка спектрального смещения, по которому определяют мгновенную частоту СВЧ-сигнала. A device is known for measuring the instantaneous frequency of microwave signals (see electronic resource http://ieeexplore.ieee.org/document/5658129/, published on December 6, 2010). This device, selected as a prototype, contains a series-connected source of narrow-band optical signal, a Mach-Zehnder modulator, an optical filter based on a Bragg fiber grating, and a photodetector connected to a controller for determining the frequency of the microwave signal, in which the spectral shift is mathematically processed, according to which determine the instantaneous frequency of the microwave signal.

Устройство работает следующим образом. Генерируют узкополосное излучение в лазерном излучателе, модулируют его искомым неизвестным СВЧ-сигналом, передают его к оптическому фильтру по волоконному световоду, принимают прошедшее и отраженное излучение, преобразованное в оптическом фильтре в фотоприемном блоке и в блоке спектрального анализа принятого излучения определяют неизвестную мгновенную частоту СВЧ-сигнала, прецизионно регистрируя спектральное смещение двухполосного излучения промодулированного оптического излучения относительно центральной длины волны оптического фильтра.The device operates as follows. Generate narrow-band radiation in a laser emitter, modulate it with a desired unknown microwave signal, transmit it to an optical filter through a fiber waveguide, receive transmitted and reflected radiation converted into an optical filter in the photodetector and determine the unknown instantaneous microwave frequency in the spectral analysis block of the received radiation signal, accurately recording the spectral shift of the two-band radiation of the modulated optical radiation relative to the Central wavelength of the optical filter.

Недостатком указанного устройства является невозможность измерения частот одновременно нескольких СВЧ сигналов.The disadvantage of this device is the inability to measure the frequencies of several microwave signals at the same time.

Техническая проблема указанного устройства заключается в невозможности измерения частот одновременно нескольких СВЧ сигналов.The technical problem of this device is the inability to measure the frequencies of several microwave signals at the same time.

Решаемая техническая задача (технический результат) в волоконно-оптической системе измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов заключается в измерении частот одновременно нескольких СВЧ-сигналов.The technical problem to be solved (technical result) in a fiber-optic system for measuring the instantaneous frequencies of multiple microwave signals is to measure the frequencies of several microwave signals simultaneously.

Решаемая техническая задача (технический результат) в волоконно-оптической системе измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов, содержащей источник узкополосного оптического сигнала, первый модулятор Маха-Цендера, при этом радиочастотный вход первого модулятора Маха-Цендера является входом волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов, оптический циркулятор, оптический фильтр, первый фотоприемник, второй фотоприемник, а также контроллер определения частот СВЧ-сигналов, причем второй порт оптического циркулятора через оптический фильтр посредством волоконных световодов через первый фотоприемник подключен к первому входу контроллера определения частот СВЧ-сигналов, а третий порт оптического циркулятора посредством волоконного световода через второй фотоприемник подключен ко второму входу контроллера определения частот СВЧ-сигналов, достигается тем, что в систему дополнительно введены генератор СВЧ-сигнала, второй модулятор Маха-Цендера, при этом оптический вход второго модулятора Маха-Цендера соединен с источником узкополосного оптического сигнала посредством волоконного световода, радиочастотный вход второго модулятора Маха-Цендера соединен с генератором СВЧ-сигнала, а выход второго модулятора Маха-Цендера посредством волоконного световода соединен с оптическим входом первого модулятора Маха-Цендера, выход которого в свою очередь посредством волоконного световода соединен с первым портом оптического циркулятора, при этом контроллер определения частот СВЧ-сигналов имеет выход, который является выходом волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов.The technical problem to be solved (technical result) in a fiber-optic system for measuring the instantaneous frequencies of many microwave signals containing a source of a narrow-band optical signal, the first Mach-Zehnder modulator, while the radio frequency input of the first Mach-Zehnder modulator is the input of a fiber-optic system for measuring instantaneous frequencies a plurality of microwave signals, an optical circulator, an optical filter, a first photodetector, a second photodetector, and a microwave frequency determination controller, the second port of the optical circulator through an optical filter through fiber optic cables through a first photodetector connected to the first input of a microwave frequency determination controller and the third port of the optical circulator is connected through a second photodetector to the second input of the microwave signal frequency determination controller via a fiber optic fiber, by additionally introducing a microwave signal generator and a second Mach-Zehnder modulator into the system, the optical input of the second Mach-Zehnder modulator is connected to the source of the narrow-band optical signal via a fiber waveguide, the radio frequency input of the second Mach-Zehnder modulator is connected to the microwave signal generator, and the output of the second Mach-Zehnder modulator is connected via the fiber optic fiber to the optical input of the first Mach-Zehnder modulator the output of which, in turn, is connected via a fiber optic fiber to the first port of the optical circulator, while the controller for determining the frequencies of microwave signals has an output, which is the output of a fiber-optic system for measuring instantaneous frequencies of many microwave signals.

Оптический фильтр может быть выполнен на основе интерферометра Фабри-Перо.The optical filter can be made based on a Fabry-Perot interferometer.

Оптический фильтр может быть выполнен на основе волоконной решетки Брэгга с треугольной формой спектра отражения.The optical filter can be made based on a Bragg fiber grating with a triangular reflection spectrum.

Оптический фильтр может быть выполнен на основе тонкопленочного фильтра.The optical filter can be made on the basis of a thin film filter.

Оптический фильтр выполнен на основе полупроводникового кольца на основе GaAs.The optical filter is made on the basis of a GaAs-based semiconductor ring.

На фиг. 1 изображена структурная схема волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот СВЧ-сигналов.In FIG. 1 shows a block diagram of a fiber optic system for measuring the instantaneous frequencies of microwave signals.

На фиг. 2 изображены зависимости амплитуд огибающих биений сигналов трёх неизвестных частот СВЧ-сигналов, прошедших через оптический фильтр для случая подачи на него от источника узкополосного оптического сигнала с частотой, соответствующей центральной частоте его полосы пропускания. In FIG. Figure 2 shows the dependences of the amplitudes of the beat envelope of signals of three unknown frequencies of microwave signals transmitted through an optical filter for the case of applying a narrow-band optical signal to it from a source with a frequency corresponding to the center frequency of its passband.

На фиг. 3 представлен алгоритм работы контроллера определения частот СВЧ-сигналов. In FIG. 3 shows the algorithm of the controller for determining the frequency of microwave signals.

Система электропитания необходимая для источника узкополосного оптического сигнала, первого модулятора Маха-Цендера, второго модулятора Маха-Цендера, генератора СВЧ-сигнала и контроллера определения частот СВЧ-сигналов на фиг. 1 не показана.The power supply system required for a narrow-band optical signal source, a first Mach-Zehnder modulator, a second Mach-Zehnder modulator, a microwave signal generator, and a microwave frequency determination controller in FIG. 1 is not shown.

Волоконно-оптическая система измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов, представленная на фиг.1 содержит источник узкополосного оптического сигнала 1, первый модулятор Маха-Цендера 2, при этом радиочастотный вход первого модулятора Маха-Цендера 2 является входом волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов, оптический циркулятор 3, оптический фильтр 4, первый фотоприемник 5, второй фотоприемник 6, а так же контроллер определения частот СВЧ-сигналов 7, причем второй порт оптического циркулятора 3 через оптический фильтр 4 посредством волоконных световодов через первый фотоприемник 5 подключен к первому входу контроллера определения частот СВЧ-сигналов 7, а третий порт оптического циркулятора 3 посредством волоконного световода через второй фотоприемник 6 подключен ко второму входу контроллера определения частот СВЧ-сигналов 7, при этом контроллер определения частот СВЧ-сигналов 7 имеет выход, который является выходом волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов. Волоконно-оптическая система измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов также содержит генератор СВЧ-сигнала 8, второй модулятор Маха-Цендера 9, при этом оптический вход второго модулятора Маха-Цендера 9 соединен с источником узкополосного оптического сигнала 1 посредством волоконного световода, радиочастотный вход второго модулятора Маха-Цендера 9 соединен с генератором СВЧ-сигнала 8, а выход второго модулятора Маха-Цендера 9 посредством волоконного световода соединен с оптическим входом первого модулятора Маха-Цендера 2, выход которого в свою очередь посредством волоконного световода соединен с первым портом оптического циркулятора 3.The fiber-optic system for measuring the instantaneous frequencies of a variety of microwave signals, shown in figure 1 contains a source of narrow-band optical signal 1, the first Mach-Zehnder modulator 2, while the radio frequency input of the first Mach-Zehnder 2 is the input of a fiber-optic system for measuring instantaneous frequencies a plurality of microwave signals, an optical circulator 3, an optical filter 4, a first photodetector 5, a second photodetector 6, as well as a controller for determining the frequencies of microwave signals 7, the second port of the optical circulator 3 through an optical filter 4 through optical fibers through the first photodetector 5 connected to the first input of the controller for determining the frequencies of microwave signals 7, and the third port of the optical circulator 3 through a optical fiber through a second photodetector 6 is connected to the second input of the controller for determining frequencies of microwave signals 7, while the controller for determining frequencies of microwave signals 7 has an output that is fiber optic system we measure the instantaneous frequencies of many microwave signals. The fiber-optic system for measuring the instantaneous frequencies of many microwave signals also contains a microwave signal generator 8, a second Mach-Zehnder modulator 9, while the optical input of the second Mach-Zehnder modulator 9 is connected to a source of a narrow-band optical signal 1 by means of a fiber waveguide, the radio frequency input of the second the Mach-Zehnder modulator 9 is connected to the microwave signal generator 8, and the output of the second Mach-Zehnder 9 modulator is connected via an optical fiber to the optical input of the first Mach-Zehnder 2 modulator, the output of which, in turn, is connected to the first port of the optical circulator 3 via a fiber optic fiber .

Оптический фильтр 4 может быть выполнен на основе интерферометра Фабри-Перо.The optical filter 4 can be made on the basis of a Fabry-Perot interferometer.

Оптический фильтр 4 может быть выполнен на основе волоконной решетки Брэгга с треугольной формой спектра отражения.The optical filter 4 can be made based on a Bragg fiber grating with a triangular reflection spectrum.

Оптический фильтр 4 может быть выполнен на основе тонкопленочного фильтра.The optical filter 4 can be made on the basis of a thin film filter.

Оптический фильтр 4 выполнен на основе полупроводникового кольца на основе GaAs.The optical filter 4 is made on the basis of a GaAs-based semiconductor ring.

Рассмотрим работу волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот СВЧ-сигналов.Consider the operation of a fiber-optic system for measuring the instantaneous frequencies of microwave signals.

Предварительно в блок контроллера определения частот СВЧ-сигналов загружают программу, работающую согласно алгоритму, который приведён на фиг. 3.Previously, a program operating in accordance with the algorithm shown in FIG. 3.

Подключают систему электропитания для блоков источника узкополосного оптического сигнала 1, первого модулятора Маха-Цендера 2, контроллера определения частот СВЧ-сигналов 7, генератора СВЧ-сигнала 8, второго модулятора Маха-Цендера 9. Connect the power supply system for the blocks of the source of the narrow-band optical signal 1, the first Mach-Zehnder modulator 2, the frequency determination controller of the microwave signals 7, the microwave signal generator 8, the second Mach-Zehnder modulator 9.

На вход первого модулятора Маха-Цендера 2, например, с принимающей антенны поступают СВЧ-сигналы с измеряемыми частотами например с источника радиоизлучения.The input of the first Mach-Zehnder 2 modulator, for example, receives microwave signals from the receiving antenna with measured frequencies, for example, from a radio source.

Для измерения мгновенных частот СВЧ-сигналов с помощью источника узкополосного оптического сигнала 1 генерируют сигнал с частотой ƒl, соответствующей центральной частоте полосы пропускания оптического фильтра 4, который затем модулируют во втором модуляторе Маха-Цендера 9, работающем в нулевой рабочей точке модуляционной характеристики для подавления несущей, СВЧ-сигналом с частотой ƒm из генератора СВЧ-сигнала 8, частота которого выбирается таким образом, чтобы разностная частота между сформировавшейся пары сигналов с частотами ƒl-ƒm и ƒl+ƒm после модуляции соответствовала полуширине полосы пропускания оптического фильтра 4 (Фиг. 2).To measure the instantaneous frequencies of microwave signals using a narrowband optical signal source 1, a signal with a frequency ƒ l corresponding to the center frequency of the passband of the optical filter 4 is generated, which is then modulated in a second Mach-Zehnder modulator 9 operating at the zero operating point of the modulation characteristic to suppress carrier, a microwave signal with a frequency ƒ m from a microwave signal generator 8, the frequency of which is selected so that the difference frequency between the formed pair of signals with frequencies ƒ l -ƒ m and ƒ l + ƒ m after modulation corresponds to the half-width of the passband of the optical filter 4 (Fig. 2).

Затем сгенерированную пару сигналов передают на первый модулятор Маха-Цендера 2, также работающей в нулевой рабочей точке модуляционной характеристики для подавления несущей, на радиочастотный порт которого подаются измеряемые СВЧ-сигналы с неизвестными частотами ƒi…ƒj, например, с принимающей антенны.Then, the generated pair of signals is transmitted to the first Mach-Zehnder 2 modulator, which also operates at the zero operating point of the modulation characteristic to suppress the carrier, the measured microwave signals with unknown frequencies ƒ i ... ƒ j , for example, from the receiving antenna, are supplied to the radio frequency port.

Полученные после модуляции пары сигналов проходят через первый порт оптического циркулятора 3 и поступают на оптический фильтр 4 через его второй порт.The pairs of signals obtained after modulation pass through the first port of the optical circulator 3 and enter the optical filter 4 through its second port.

В оптическом фильтре 4 происходит изменение амплитуд отдельных составляющих в зависимости от величины частоты измеряемых сигналов, попадающих в полосу пропускания и отражения оптического фильтра 4.In the optical filter 4, the amplitudes of the individual components change depending on the frequency of the measured signals falling into the passband and reflection of the optical filter 4.

Далее прошедшие пары сигналов поступают на первый фотоприемник 5, а отраженные пары отражаются обратно на второй порт оптического циркулятора 3 и через третий порт оптического циркулятора 3 поступают на второй фотоприемник 6, на которых образуются сигналы с частотами ƒiб, соответствующие биениям пар сигналов с амплитудами, определяемыми огибающей оптического фильтра 4.Next, the transmitted pairs of signals are fed to the first photodetector 5, and the reflected pairs are reflected back to the second port of the optical circulator 3 and through the third port of the optical circulator 3 are fed to the second photodetector 6, on which signals with frequencies ƒ ib corresponding to the beats of the pairs of signals with amplitudes are generated, defined envelope of the optical filter 4.

Полученные биения поступают на контроллер определения частот СВЧ-сигналов 7, где проводится оцифровка, дискретное преобразование Фурье, и определение частот СВЧ-сигналов, поступающих на радиочастотный порт первого модулятора Маха-Цендера 2.The received beats go to the controller for determining the frequencies of microwave signals 7, where digitization, discrete Fourier transform, and determining the frequencies of microwave signals arriving at the radio frequency port of the first Mach-Zehnder 2 modulator are carried out.

Полученные данные с контроллера определения частот СВЧ-сигналов 7 могут быть выведены на экран и записаны в память контроллера определения частот СВЧ-сигналов 7.The data obtained from the controller for determining the frequencies of microwave signals 7 can be displayed on the screen and recorded in the memory of the controller for determining frequencies of microwave signals 7.

Точность измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов определяется производительностью контроллера определения частот СВЧ-сигналов 7.The accuracy of measuring the instantaneous frequencies of many microwave signals is determined by the performance of the controller for determining the frequencies of microwave signals 7.

Изобретение может быть реализовано с использованием различных типов оптических фильтров 4, конкретный вид которых определяется в зависимости от решаемых задач и диапазона измеряемых частот. Это могут быть или интерферометр Фабри-Перо или волоконная решетка Брэгга с треугольной формой спектра отражения или тонкопленочный фильтр или полупроводниковое кольцо на основе GaAs. Зависимости даны в предположении, что оптический фильтр имеет треугольную спектральную характеристику, например, треугольная решетка Брэгга. При использовании спектральной характеристики оптического фильтра с нелинейной формой вид результирующих характеристик измеряемых сигналов, сгенерированных от ƒl-ƒm и ƒl+ƒm также будет иметь нелинейные участки, что скажется на точности измерения при измерении малых частот <0.3 ГГц (Фиг. 2).The invention can be implemented using various types of optical filters 4, the specific form of which is determined depending on the tasks and the range of measured frequencies. It can be either a Fabry-Perot interferometer or a triangular-shaped Bragg fiber grating or a thin-film filter or a GaAs-based semiconductor ring. Dependencies are given under the assumption that the optical filter has a triangular spectral characteristic, for example, a triangular Bragg grating. When using the spectral characteristics of an optical filter with a nonlinear shape, the form of the resulting characteristics of the measured signals generated from ƒ l -ƒ m and ƒ l + ƒ m will also have non-linear sections, which will affect the measurement accuracy when measuring low frequencies <0.3 GHz (Fig. 2 )

Волоконно-оптическая система измерения мгновенных частот СВЧ-сигналов может быть реализована на следующих элементах, рассчитанных на работу на длине волны 1300 нм (возможны и другие длины волн), например:The fiber-optic system for measuring the instantaneous frequencies of microwave signals can be implemented on the following elements, designed to operate at a wavelength of 1300 nm (other wavelengths are possible), for example:

В качестве источника узкополосного оптического сигнала 1 может быть выбран лазерный диод IDL10S-1300 НИИ «Полюс» или ДМПО131-22 ООО НПФ «Дилаз»;As a source of narrow-band optical signal 1, a laser diode IDL10S-1300 Research Institute "Polyus" or DMPO131-22 LLC NPF "Dilaz" can be selected;

В качестве генератора СВЧ-сигнала 8 может быть выбран СВЧ аналоговый генератор сигналов Agilent Technologies N5183A-532;As a microwave signal generator 8, an Agilent Technologies N5183A-532 microwave analog signal generator may be selected;

В качестве первого и второго модуляторов Маха-Цендера 2, 9 могут быть выбраны модуляторы на основе интерферометра Маха-Цендера 500-x-13 компании Laser2000;As the first and second Mach-Zehnder modulators 2, 9, modulators based on a Laser2000 Mach-Zehnder 500-x-13 interferometer can be selected;

В качестве оптического циркулятора 3 может быть выбран оптический циркулятор GateRay GR-CIRC-31;As an optical circulator 3, an optical GateRay GR-CIRC-31 circulator can be selected;

В качестве оптического фильтра 4 может быть выбрана волоконная решетка Брэгга;As the optical filter 4, a Bragg fiber grating can be selected;

В качестве первого и второго фотоприемников 5, 6 могут быть выбраны высокоскоростные волоконно-оптические InGaAs микроволновые широкополосные PIN фотоприемники компании Optilab, например, PD-40-MM;As the first and second photodetectors 5, 6, Optilab high-speed fiber-optic InGaAs microwave broadband PIN photodetectors, for example, PD-40-MM, can be selected;

В качестве контроллера определения частот СВЧ-сигналов 7 может быть выбран микропроцессорный контроллер на базе чипов фирм Atmel, Microchip и т.д.;As a controller for determining the frequency of microwave signals 7, a microprocessor controller based on chips from Atmel, Microchip, etc .;

В качестве волоконных световодов могут быть выбраны эталонные шнуры или кабели ТЕЛЕКОМ-ТЕСТ фирмы ООО «Производственно-торговая компания СОКОЛ».As optical fibers, reference cords or cables TELECOM-TEST of the LLC Production and Trade Company SOKOL LLC can be selected.

Для построения системы измерения мгновенных частот СВЧ-сигналов все указанные блоки генерации, приема и обработки сигналов могут быть выполнены на едином кристалле или в интегральном исполнении. To build a system for measuring the instantaneous frequencies of microwave signals, all of these blocks of generation, reception and processing of signals can be performed on a single chip or in an integral design.

Все это позволяет говорить о достижении решения поставленной технической задачи (технического результата) – измерении мгновенных частот одновременно множества СВЧ-сигналов волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот одновременно нескольких СВЧ-сигналов.All this allows us to talk about achieving a solution to the technical problem (technical result) - measuring the instantaneous frequencies of simultaneously multiple microwave signals of a fiber-optic system for measuring instantaneous frequencies of several microwave signals simultaneously.

Claims (5)

1. Волоконно-оптическая система измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов, содержащая источник узкополосного оптического сигнала, первый модулятор Маха-Цендера, при этом радиочастотный вход первого модулятора Маха-Цендера является входом волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов, оптический циркулятор, оптический фильтр, первый фотоприемник, второй фотоприемник, а также контроллер определения частот СВЧ-сигналов, причем второй порт оптического циркулятора через оптический фильтр посредством волоконных световодов через первый фотоприемник подключен к первому входу контроллера определения частот СВЧ-сигналов, а третий порт оптического циркулятора посредством волоконного световода через второй фотоприемник подключен ко второму входу контроллера определения частот СВЧ-сигналов, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены генератор СВЧ-сигнала, второй модулятор Маха-Цендера, при этом оптический вход второго модулятора Маха-Цендера соединен с источником узкополосного оптического сигнала посредством волоконного световода, радиочастотный вход второго модулятора Маха-Цендера соединен с генератором СВЧ-сигнала, а выход второго модулятора Маха-Цендера посредством волоконного световода соединен с оптическим входом первого модулятора Маха-Цендера, выход которого в свою очередь посредством волоконного световода соединен с первым портом оптического циркулятора, при этом контроллер определения частот СВЧ-сигналов имеет выход, который является выходом волоконно-оптической системы измерения мгновенных частот множества СВЧ-сигналов.1. A fiber-optic system for measuring the instantaneous frequencies of many microwave signals, containing a source of narrow-band optical signal, a first Mach-Zehnder modulator, while the radio frequency input of the first Mach-Zehnder modulator is an input of a fiber-optic system for measuring the instantaneous frequencies of many microwave signals, an optical a circulator, an optical filter, a first photodetector, a second photodetector, and a microwave signal frequency determining controller, the second port of the optical circulator being connected through an optical filter via optical fibers through a first photodetector to the first input of the microwave signal frequency determining controller, and a third port of the optical circulator via a fiber optic cable through a second photodetector connected to the second input of the controller for determining the frequency of microwave signals, characterized in that the system additionally includes a microwave signal generator, a second Mach-Zehnder modulator, while the optical input of the second Mach-Zehnder modulator soy dinene with a source of a narrow-band optical signal through a fiber, the radio frequency input of the second Mach-Zehnder modulator is connected to the microwave signal generator, and the output of the second Mach-Zehnder modulator is connected via an optical fiber to the optical input of the first Mach-Zehnder modulator, the output of which is in turn the optical fiber is connected to the first port of the optical circulator, while the controller for determining the frequency of microwave signals has an output, which is the output of a fiber-optic system for measuring instantaneous frequencies of many microwave signals. 2. Волоконно-оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что оптический фильтр выполнен на основе интерферометра Фабри-Перо.2. The fiber optic system according to claim 1, characterized in that the optical filter is based on a Fabry-Perot interferometer. 3. Волоконно-оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что оптический фильтр выполнен на основе волоконной решетки Брэгга с треугольной формой спектра отражения.3. The fiber optic system according to claim 1, characterized in that the optical filter is based on a Bragg fiber grating with a triangular reflection spectrum. 4. Волоконно-оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что оптический фильтр выполнен на основе тонкопленочного фильтра.4. The fiber optic system according to claim 1, characterized in that the optical filter is made on the basis of a thin film filter. 5. Волоконно-оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что оптический фильтр выполнен на основе полупроводникового кольца на основе GaAs.5. The fiber optic system according to claim 1, characterized in that the optical filter is made on the basis of a GaAs-based semiconductor ring.
RU2019117757A 2019-06-07 2019-06-07 Fiber-optic instantaneous frequency measuring system of multiple microwave signals RU2721739C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117757A RU2721739C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Fiber-optic instantaneous frequency measuring system of multiple microwave signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117757A RU2721739C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Fiber-optic instantaneous frequency measuring system of multiple microwave signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721739C1 true RU2721739C1 (en) 2020-05-21

Family

ID=70803328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117757A RU2721739C1 (en) 2019-06-07 2019-06-07 Fiber-optic instantaneous frequency measuring system of multiple microwave signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2721739C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115267325A (en) * 2022-07-12 2022-11-01 北京交通大学 Instantaneous multi-frequency measurement system based on frequency power mapping and channelization
RU2799112C1 (en) * 2023-03-28 2023-07-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Fiber-optical system for measuring instant frequencies of multiple microwave signals
CN117073730A (en) * 2023-10-17 2023-11-17 之江实验室 Optical fiber sensing system and optical fiber sensing method based on microwave photons

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6525308B1 (en) * 1997-12-10 2003-02-25 Cornelia Schmidt-Hattenberger Apparatus and method for wavelength detection with fiber bragg grating sensors
RU102256U1 (en) * 2010-09-06 2011-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУ ВПО ПГУТИ) DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL FIELD PARAMETERS
CN107367880A (en) * 2017-07-26 2017-11-21 中国科学院半导体研究所 Microwave photon filter based on double parallel Mach zehnder modulators

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6525308B1 (en) * 1997-12-10 2003-02-25 Cornelia Schmidt-Hattenberger Apparatus and method for wavelength detection with fiber bragg grating sensors
RU102256U1 (en) * 2010-09-06 2011-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУ ВПО ПГУТИ) DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL FIELD PARAMETERS
CN107367880A (en) * 2017-07-26 2017-11-21 中国科学院半导体研究所 Microwave photon filter based on double parallel Mach zehnder modulators

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115267325A (en) * 2022-07-12 2022-11-01 北京交通大学 Instantaneous multi-frequency measurement system based on frequency power mapping and channelization
CN115267325B (en) * 2022-07-12 2024-05-31 北京交通大学 Instantaneous multi-frequency measurement system based on frequency power mapping and channelization
RU2799112C1 (en) * 2023-03-28 2023-07-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Fiber-optical system for measuring instant frequencies of multiple microwave signals
CN117073730A (en) * 2023-10-17 2023-11-17 之江实验室 Optical fiber sensing system and optical fiber sensing method based on microwave photons
CN117073730B (en) * 2023-10-17 2024-01-26 之江实验室 Optical fiber sensing system and optical fiber sensing method based on microwave photons

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103234735B (en) Measure the apparatus and method of electro-optic intensity modulator chirp parameter frequency response characteristic
CN105910797B (en) Optical device measurement of spectral response method and measuring device based on double sideband modulation Yu stimulated Brillouin scattering effect
CN102638305B (en) Optical single-side band modulation based optical device measuring method and optical single-side band modulation based optical device measuring device
CN103837188B (en) A kind of photodetector frequency response measurement device and measuring method thereof
CN102628893B (en) System and method for measuring photonic integration microwave frequency
US8749772B2 (en) Integrated photodiode wavelength monitor
CN105651492A (en) Laser line width measuring system and method based on electro-optic modulator and adjustable radio source
RU102256U1 (en) DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL FIELD PARAMETERS
CN103414513B (en) A kind of pulsed light dynamic extinction ratio measurement mechanism and method with high dynamic range
RU2721739C1 (en) Fiber-optic instantaneous frequency measuring system of multiple microwave signals
CN109186643A (en) A kind of accurate sensor-based system and method for sensing based on reflection function resonance filter
RU193095U1 (en) Fiber optic device for measuring instantaneous frequencies of multiple microwave signals
CN104363047A (en) Light vector network analyzer system based on double-channel Mach-Zehnder modulator
Morozov et al. Instantaneous frequency measurement using double-frequency probing
Oton et al. High-speed FBG interrogation with electro-optically tunable Sagnac loops
RU2608394C1 (en) Device for measuring parameters of physical fields
CN105353210B (en) A kind of highly sensitive big bandwidth photon microwave frequency measurement apparatus and method
RU2512616C2 (en) Method of measuring parameters of physical fields and device for realising said method
Morozov et al. Optical vector analyzer based on double-side modulation with a suppressed carrier and phase-shift FBG
CN103107841B (en) Optical device measuring method and device based on polarization deflection interfering method
RU161644U1 (en) DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL FIELD PARAMETERS
CN108663194A (en) A kind of high-precision optical vector network analysis device and method
CN105007124B (en) The system that single sideband modulation is realized based on double Electroabsorption Modulated Lasers
JP2014077712A (en) Optical resonator measuring method and measuring apparatus
RU2495380C2 (en) Measuring method of parameters of physical fields