微波瞬时频率提取和放大方法及瞬时频率测量方法与系统技术方案

微波瞬时频率提取和放大方法及瞬时频率测量方法与系统，其中，微波瞬时频率提取和放大方法包括以下步骤：通过将待测信号注入能够产生自激振荡的光电混合环路，基于游标卡尺效应提取待测信号瞬时频率，并通过自激振荡使得携带待测信号瞬时频率的单频信号稳定输出，实现待测信号的瞬时频率在被提取的同时被进一步放大。本发明专利技术突破了传统电子式瞬时频率测量系统的“电子瓶颈”，具有大带宽、抗电磁干扰等优点；本发明专利技术基于光电混合闭环的方式来提取瞬时频率，克服了光学相干系统的环境敏感性、测量精度对部分器件参数的高敏感性等缺点，可以在提高系统的测量精度的同时保证系统的实用性，能够在工程实践中得到广泛应用。

Microwave instantaneous frequency extraction and amplification method and instantaneous frequency measurement method and system

【技术实现步骤摘要】
微波瞬时频率提取和放大方法及瞬时频率测量方法与系统
本专利技术涉及微波技术与光通信技术的交叉领域，特别涉及一种微波瞬时频率提取和放大方法及瞬时频率测量方法与系统。
技术介绍
随着当前信息化战争的愈演愈烈，掌握信息的主动权变得至关重要。在信息化战争中为破坏敌方的信息系统，需及时对敌方雷达载波信号进行捕获并破解。瞬时频率的大小等于被调制载波的相位对时间求导并除以2π，对于单频载波而言，其值为常量，对于变频通信，其值会随着时间发生变化，因此，快速识别敌方雷达信号载波的瞬时频率具有重要意义。对于微波频段的瞬时频率测量，受限于模/数转换器的采样频率，显然不能直接采用数字信号处理技术来完成；传统测量方案通常基于微波系统来实现，采用鉴相的方法来提取载波的相位信息，但受限于“电子瓶颈”，不能获得大的测量带宽，且系统复杂、体积笨重、电磁干扰较为严重。微波光子学作为微波学和光学的交叉学科，基于光纤的大带宽、低损耗、抗电磁干扰等优点可突破微波瞬时频率测量的“电子瓶颈”，但现有报道中鉴于“相干通信的稳定性差”、“测量精度对部分器件参数过于敏感”等因素，使得测量精度较差且实用性不强，例如：对于X波段(8-12GHz)的瞬时频率测量，测量精度均劣于MHz量级。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种微波瞬时频率提取和放大方法，利用光电振荡器的自激振荡效应实现瞬时频率的提取与放大，以克服了光学相干系统的环境敏感性、测量精度对部分器件参数的高敏感性的缺点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微波瞬时频率提取和放大方法，通过将待测信号注入能够产生自激振荡的光电混合环路，基于游标卡尺效应提取待测信号瞬时频率，并通过自激振荡使得携带待测信号瞬时频率的单频信号稳定输出，实现待测信号的瞬时频率在被提取的同时被进一步放大。其中，所述基于游标卡尺效应提取待测信号瞬时频率是通过让光电混合环路内多模振荡信号的各模式振荡分量在一个FSR内移动，当待测信号瞬时频率与环内多模振荡信号的某个模式振荡信号对应的频率一致时，该频点对应的种子源能量将大于其它频点，进而对其它频点的信号进行有效抑制，成为主模振荡信号，从而使得振荡信号相位值将被锁定，完成注入锁定的物理过程，实现对待测信号瞬时频率的提取。进一步地，所述主模振荡信号产生稳定的单模振荡，形成所述单频信号，携带待测信号瞬时频率的单频信号通过自激振荡形成稳定输出，由此被进一步放大。其中，所述光电混合环路包括首尾依次连接的耦合器1、耦合器2、电光强度调制器、光滤波器、光纤延时线、光放大器、光电探测器以及电移相器，所述电光强度调制器连接有激光器；所述光电混合环路内部噪声通过电光强度调制器对激光器发射的连续波激光进行强度调制后转换为光信号，已调光信号通过光滤波器在光域滤波，通过光纤延时线实现延时后进入光放大器，补偿信号转换与传输产生的损耗，最终通过光电探测器完成光-电转换，还原成微波信号再进入电移相器，通过调谐电移相器，让多模振荡信号的各模式振荡分量在一个FSR内移动，经过电移相器进行相位调整的微波信号进入耦合器1，然后通过耦合器2进入到电光调制器的微波输入端口进行二次循环；所述耦合器1起到合波的作用，通过合波将待测信号引入光电混合环路内，实现待测信号对环内振荡信号的“注入锁定”过程；所述耦合器2起到分波的作用，携带待测信号瞬时频率的单频信号通过自激振荡后从耦合器2稳定输出。进一步地，在所述光电混合环路中还包括微波滤波器，所述微波滤波器设置在耦合器1和耦合器2之间，微波信号通过耦合器1进入微波滤波器实现电域滤波后再输入耦合器2。在上述微波瞬时频率提取和放大方法的基础上，本专利技术还提供一种微波瞬时频率测量方法，先对经自激振荡稳定输出的携带待测信号瞬时频率的单频信号进行下变频，实现中频输出；然后，对输出的中频信号实现模/数转换，通过数字信号处理完成傅里叶变换获取中频信号频率值，进而计算出待测信号的瞬时频率值。其中，携带待测信号瞬时频率的单频信号通过混频器与本振源提供的一微波振荡源进行混频，完成下变频后再通过一中频滤波器抑制其它变频分量，实现中频输出；中频输出信号通过模数转换器进行采样、保持、量化与编码四个过程后转换成数字信号，然后进入数字信号处理器中进行傅里叶变换，通过数值求解得出fIF的具体数值，最后基于公式fRF＝fLO-fIF得出待测信号的瞬时频率值，其中fIF为中频信号频率值，fRF为待测信号的瞬时频率值，fLO为本振源频率值。基于上述微波瞬时频率测量方法，本专利技术还提供一种微波瞬时频率测量系统，其包括；瞬时频率提取与放大单元，包括能够产生自激振荡的光电混合环路，通过将待测信号注入能够产生自激振荡的光电混合环路，基于游标卡尺效应提取待测信号瞬时频率，并通过自激振荡使得携带待测信号瞬时频率的单频信号稳定输出，实现待测信号的瞬时频率在被提取的同时被进一步放大；单频信号下变频单元，用于对经自激振荡稳定输出的携带待测信号瞬时频率的单频信号进行下变频，实现中频输出；数字信号处理单元，用于对输出的中频信号实现模/数转换，并完成傅里叶变换获取中频信号频率值，再根据获取的中频信号频率值计算待测信号的瞬时频率值。其中，在所述瞬时频率提取与放大单元中，所述光电混合环路包括首尾依次连接的耦合器1、耦合器2、电光强度调制器、光滤波器、光纤延时线、光放大器、光电探测器以及电移相器，所述电光强度调制器连接有激光器；所述光电混合环路内部噪声通过电光强度调制器对激光器发射的连续波激光进行强度调制后转换为光信号，已调光信号通过光滤波器在光域滤波，通过光纤延时线实现延时后进入光放大器，补偿信号转换与传输产生的损耗，最终通过光电探测器完成光-电转换，还原成微波信号再进入电移相器，通过调谐电移相器，让多模振荡信号的各模式振荡分量在一个FSR内移动，经过电移相器进行相位调整的微波信号进入耦合器1，然后通过耦合器2进入到电光调制器的微波输入端口进行二次循环；所述耦合器1起到合波的作用，通过合波将待测信号引入光电混合环路内，实现待测信号对环内振荡信号的“注入锁定”过程；所述耦合器2起到分波的作用，携带待测信号瞬时频率的单频信号通过自激振荡后从耦合器2稳定输出。进一步地，所述单频信号下变频单元包括混频器、与所述混频器连接的中频滤波器以及用于提供微波振荡源的本振源，携带待测信号瞬时频率的单频信号通过混频器与本振源提供的微波振荡源进行混频，完成下变频后再通过中频滤波器抑制其它变频分量，实现中频输出；所述数字信号处理单元包括与中频滤波器连接的模数转换器以及与所述模数转换器连接的数字信号处理器，中频输出信号通过模数转换器进行采样、保持、量化与编码四个过程后转换成数字信号，然后进入数字信号处理器中进行傅里叶变换，通过数值求解得出fIF的具体数值，最后基于公式fRF＝fLO-fIF得出待测信号的瞬时频率值，其中fIF为中频信号频率值，fRF为待测信号的瞬时频率值，fLO为本振源频率值。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术突破了传统电子式瞬时频率测量系统的“电子瓶颈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微波瞬时频率提取和放大方法，其特征在于：通过将待测信号注入能够产生自激振荡的光电混合环路，基于游标卡尺效应提取待测信号瞬时频率，并通过自激振荡使得携带待测信号瞬时频率的单频信号稳定输出，实现待测信号的瞬时频率在被提取的同时被进一步放大。/n

【技术特征摘要】
1.微波瞬时频率提取和放大方法，其特征在于：通过将待测信号注入能够产生自激振荡的光电混合环路，基于游标卡尺效应提取待测信号瞬时频率，并通过自激振荡使得携带待测信号瞬时频率的单频信号稳定输出，实现待测信号的瞬时频率在被提取的同时被进一步放大。


2.根据权利要求1所述的微波瞬时频率提取和放大方法，其特征在于：所述基于游标卡尺效应提取待测信号瞬时频率是通过让光电混合环路内多模振荡信号的各模式振荡分量在一个FSR内移动，当待测信号瞬时频率与环内多模振荡信号的某个模式振荡信号对应的频率一致时，该频点对应的种子源能量将大于其它频点，进而对其它频点的信号进行有效抑制，成为主模振荡信号，从而使得振荡信号相位值将被锁定，完成注入锁定的物理过程，实现对待测信号瞬时频率的提取。


3.根据权利要求2所述的微波瞬时频率提取和放大方法，其特征在于：所述主模振荡信号产生稳定的单模振荡，形成所述单频信号，携带待测信号瞬时频率的单频信号通过自激振荡形成稳定输出，由此被进一步放大。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的微波瞬时频率提取和放大方法，其特征在于：所述光电混合环路包括首尾依次连接的耦合器1、耦合器2、电光强度调制器、光滤波器、光纤延时线、光放大器、光电探测器以及电移相器，所述电光强度调制器连接有激光器；所述光电混合环路内部噪声通过电光强度调制器对激光器发射的连续波激光进行强度调制后转换为光信号，已调光信号通过光滤波器在光域滤波，通过光纤延时线实现延时后进入光放大器，补偿信号转换与传输产生的损耗，最终通过光电探测器完成光-电转换，还原成微波信号再进入电移相器，通过调谐电移相器，让多模振荡信号的各模式振荡分量在一个FSR内移动，经过电移相器进行相位调整的微波信号进入耦合器1，然后通过耦合器2进入到电光调制器的微波输入端口进行二次循环；所述耦合器1起到合波的作用，通过合波将待测信号引入光电混合环路内，实现待测信号对环内振荡信号的“注入锁定”过程；所述耦合器2起到分波的作用，携带待测信号瞬时频率的单频信号通过自激振荡后从耦合器2稳定输出。


5.根据权利要求4所述的微波瞬时频率提取和放大方法，其特征在于：在所述光电混合环路中还包括微波滤波器，所述微波滤波器设置在耦合器1和耦合器2之间，微波信号通过耦合器1进入微波滤波器实现电域滤波后再输入耦合器2。


6.微波瞬时频率测量方法，其特征在于：先通过权利要求1-5中任意一项所述的微波瞬时频率提取和放大方法输出携带待测信号瞬时频率的单频信号，再对经自激振荡稳定输出的携带待测信号瞬时频率的单频信号进行下变频，实现中频输出；然后，对输出的中频信号实现模/数转换，通过数字信号处理完成傅里叶变换获取中频信号频率值，进而计算出待测信号的瞬时频率值。


7.根据权利要求6所述的微波瞬时频率测量方法，其特征在于：携带待测信号瞬时频率的单频信号通过混频器与本振源提供的一微波振荡源进行混频，完...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪俊，王勇刚，王小虎，肖冬瑞，张松华，邓元祥，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43