频谱侦测系统技术方案

一种频谱侦测系统，包括扫频光源、相位调制器、光滤波器、光电探测器、功分器、电放大器、合路器、电滤波器和示波器；其中，扫频光源、相位调制器、光滤波器、光电探测器和电放大器一起构成环形的光电振荡器谐振腔；当满足傅里叶域锁模条件时，光电振荡器谐振腔能够产生宽带可调的扫频信号。本发明专利技术将待测信号耦合到傅里叶域锁模光电振荡器中，待测信号在环路中和光电振荡器内震荡信号拍频，经电滤波器滤波后通过示波器观测输出信号的时域波形。利用傅里叶域锁模光电振荡器实现的待测信号频率到时间的映射，通过示波器观测到的波形的出现时间，可得到待测信号的频率信息。

Spectrum detection system

A spectrum detection system includes a sweep light source, a phase modulator, an optical filter, a photodetector, a power divider, an electric amplifier, a combiner, an electric filter, and an oscilloscope; wherein, the sweep light source, a phase modulator, an optical filter, a photodetector, and an electric amplifier form a ring-shaped optoelectronic oscillator resonator; when the Fourier domain mode locking condition is met, the optoelectronic vibration The resonator of the oscillator can produce a wide-band and adjustable sweep signal. In the invention, the signal to be measured is coupled to the Fourier domain mode-locked optoelectronic oscillator, the signal to be measured oscillates the signal beat frequency in the loop and the optoelectronic oscillator, and the time-domain waveform of the output signal is observed through the oscilloscope after being filtered by the electric filter. The frequency to time mapping of the signal to be measured is realized by using the mode-locked optoelectronic oscillator in the Fourier domain. The frequency information of the signal to be measured can be obtained by the time when the waveform is observed by the oscilloscope.

【技术实现步骤摘要】
频谱侦测系统
本专利技术涉及微波光子学
，具体涉及一种频谱侦测系统。
技术介绍
在雷达和其他电子战系统中，对截获到的未知微波信号的高精度测量能力是至关重要的。现代电子学技术可实现高精度的频率侦测，但待测信号的频率可能分布在较宽的频带内，而采用纯电子学的方法测量时频带宽度是有限的，且测量时易受电磁干扰。采用光子学的方法可以避免电子学技术的上述弊端。在原理上，基于光子学的微波信号频率侦测方案大体上可分为三类，即基于光子学信道化技术、基于频率到功率的映射和基于频率到时间的映射。基于光子学信道化技术可实现大带宽的频率测量，但其测频误差非常大，通常大于1GHz，这不能满足大部分电子战系统的应用需求；基于频率到功率的映射的方法可实现相对更高精度的频率侦测，但是该方法只能对单一频率的微波信号实施侦测，不能同时实现多个点频信号的侦测，因此其应用是受限的。而基于频率到时间映射的方法可实现多点频信号的侦测，但同时该方法的频率分辨率受限于系统中光学时间门的精度，大约在几百个MHz量级。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术的主要目的在于提供一种频谱侦测系统，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种频谱侦测系统，包括：扫频光源、相位调制器、光滤波器、光电探测器、功分器、电放大器、合路器、电滤波器和示波器；其中，扫频光源、相位调制器、光滤波器、光纤、光电探测器和电放大器一起构成一环形的光电振荡器谐振腔，所述光电振荡器谐振腔配置为当满足傅里叶域锁模条件时，能够产生带宽和中心频率可调的扫频信号；所述合路器配置为输入待测信号，将该待测信号与光电振荡器自激振荡产生的扫频信号合路后一起输入到相位调制器的电信号输入端；所述相位调制器用于将合路后电信号调制到扫频光源发出的扫频光信号上，输出双边带相位调制的光信号；所述光滤波器选择性的衰减或放大双边带的一个边带；所述光电探测器用于探测经光滤波器滤波后的信号；光电探测器、功分器、电放大器、合路器、相位调制器之间通过电缆连接；所述功分器、电滤波器、示波器之间通过电缆连接。在进一步的实施方案中，所述扫频光源是电流驱动的扫频半导体激光器，或基于单边带调制的扫频光源，其发光波长配置为周期性的变化。在进一步的实施方案中，光滤波器陷波光滤波器，或基于受激布里渊散射效应增益谱的光滤波器。在进一步的实施方案中，微波光子滤波器的扫频周期与信号在光电振荡器环路中传输一周的延时相匹配，满足如下傅里叶域锁模条件：nT＝Tr；其中，n是正整数，T是微波光子滤波器的变化周期，Tr是信号在光电振荡器环路中传输一周的延时。在进一步的实施方案中，频谱侦测系统配置为通过改变扫频信号、待测信号和电滤波器的频率的大小关系来实现不同频率测量范围的频谱侦测。在进一步的实施方案中，频谱侦测系统中还包括偏振控制器，用于控制光信号的偏振态。在进一步的实施方案中，频谱侦测系统中还包括光放大器或电放大器，用于对信号进行放大。在进一步的实施方案中，光电振荡器环路由单环路替换为大于等于2的环路。基于上述技术方案可知，本专利技术的频谱侦测系统及方法具有如下有益结果：(1)利用傅里叶域锁模光电振荡器实现了待测信号频率到时间的映射，因此可通过输出信号的时域信息获得待测信号的频率信息；(2)可侦测的信号频率范围与傅里叶域锁模光电振荡器的扫频带宽相关，由于傅里叶域锁模光电振荡器可输出宽带可调的扫频信号，因此本专利技术可实现宽带的频谱侦测；(3)对于高频的待测信号，借助光电探测器的平方律特性，可通过观测高频待测信号与傅里叶域锁模光电振荡器内扫频信号的差频，来得到其频率特性，因此可实现对高频微波信号的侦测；(4)本专利技术的频谱侦测方法的精度主要由电滤波器的带宽决定；采用高性能的窄带滤波器，可实现精度在几十MHz量级甚至更窄的频谱侦测。附图说明图1是本专利技术实施例的频谱侦测系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例的频谱侦测系统的原理图。图3是本专利技术实施例频谱示意图。图4是实测的傅里叶域锁模光电振荡器扫频特性。图5是本专利技术实施例的频谱侦测系统时间-频率映射关系。图6是本专利技术实施例的频谱侦测系统实测的输出脉冲包络。上述附图中，附图标记的含义如下：1扫频光源2相位调制器3光滤波器4光纤5光电探测器6功分器7电放大器8合路器9电滤波器10示波器11待测信号源具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术基于微波光子技术，将待测信号耦合到傅里叶域锁模光电振荡器中，利用合适的电滤波器滤波并借助傅里叶域锁模光电振荡器的输出频率和时间的对应关系，即利用傅里叶域锁模光电振荡器的扫频特性，实现注入微波信号频率到时间的映射，从而实现对未知微波信号的高精度侦测。更进一步的是，本专利技术还利用傅里叶域锁模光电振荡器的扫频微波发生性能、相位调制器的调制特性以及光电探测器的平方律特性，实现了对未知微波信号的大带宽、高精度的频谱侦测。具体的，本专利技术的频谱侦测系统，包括：扫频光源、相位调制器、光滤波器、光纤、光电探测器、功分器、电放大器、合路器、电滤波器、示波器和待测信号源；其中，扫频光源、相位调制器、光滤波器、光纤和光电探测器之间通过光纤跳线连接，光电探测器、功分器、电放大器、合路器、相位调制器之间通过电缆连接；功分器、电滤波器、示波器之间通过电缆连接。扫频光源、相位调制器、光滤波器、光纤、光电探测器和电放大器一起构成一个环形的光电振荡器谐振腔。当满足傅里叶域锁模条件时，谐振腔可产生宽带可调的扫频信号。其中，该傅里叶域锁模条件为：nT＝Tr；其中，n是正整数，T是微波光子滤波器的变化周期，Tr是信号在光电振荡器环路中传输一周的延时。其中，该扫频光源是电流驱动的扫频半导体激光器或基于单边带调制的扫频光源，其发光波长周期性的变化。其中，该光滤波器是具有超窄带宽的陷波滤波器或基于受激布里渊散射效应增益谱的超窄光滤波器，例如带宽为几十MHz。其中，该频谱侦测系统能够通过改变扫频信号、待测信号和电滤波器的频率的大小关系来实现不同频率测量范围的频谱侦测。其中，该频谱侦测系统中还包括偏振控制器，用于控制光信号的偏振态。其中，该频谱侦测系统中还包括光放大器或电放大器，用于对信号进行放大。其中，光电振荡器环路由单环路替换为大于等于2的多环路。工作时，待测信号源将待测信号输入到合路器，合路器将该待测信号与光电振荡器自激振荡产生的扫频信号合路后一起输入到相位调制器的电信号输入端，而相位调制器将合路后电信号调制到扫频光源发出的扫频光信号上。相位调制器输出的双边带相位调制的光信号经光滤波器选择性的衰减或放大其中的一个边带后，通过光纤输入光电探测器。由于光电探测器的平方律特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频谱侦测系统，其特征在于，包括：扫频光源、相位调制器、光滤波器、光电探测器、功分器、电放大器、合路器、电滤波器和示波器；/n其中，所述扫频光源、相位调制器、光滤波器、光纤、光电探测器和电放大器一起构成一环形的光电振荡器谐振腔，所述光电振荡器谐振腔配置为当满足傅里叶域锁模条件时，能够产生带宽和中心频率可调的扫频信号；/n所述合路器配置为输入待测信号，将该待测信号与光电振荡器自激振荡产生的扫频信号合路后一起输入到相位调制器的电信号输入端；所述相位调制器用于将合路后电信号调制到扫频光源发出的扫频光信号上，输出双边带相位调制的光信号；所述光滤波器选择性的衰减或放大双边带的一个边带；所述光电探测器用于探测经光滤波器滤波后的信号；/n所述光电探测器、功分器、电放大器、合路器、相位调制器之间通过电缆连接；所述功分器、电滤波器、示波器之间通过电缆连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种频谱侦测系统，其特征在于，包括：扫频光源、相位调制器、光滤波器、光电探测器、功分器、电放大器、合路器、电滤波器和示波器；
其中，所述扫频光源、相位调制器、光滤波器、光纤、光电探测器和电放大器一起构成一环形的光电振荡器谐振腔，所述光电振荡器谐振腔配置为当满足傅里叶域锁模条件时，能够产生带宽和中心频率可调的扫频信号；
所述合路器配置为输入待测信号，将该待测信号与光电振荡器自激振荡产生的扫频信号合路后一起输入到相位调制器的电信号输入端；所述相位调制器用于将合路后电信号调制到扫频光源发出的扫频光信号上，输出双边带相位调制的光信号；所述光滤波器选择性的衰减或放大双边带的一个边带；所述光电探测器用于探测经光滤波器滤波后的信号；
所述光电探测器、功分器、电放大器、合路器、相位调制器之间通过电缆连接；所述功分器、电滤波器、示波器之间通过电缆连接。


2.根据权利要求1所述的频谱侦测系统，其特征在于，所述扫频光源是电流驱动的扫频半导体激光器，或基于单边带调制的扫频光源，其发光波长配置为周期性的变化。


3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，郝腾飞，唐健，石暖暖，李伟，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11