本技術(shù)涉及頻率測量的領(lǐng)域，尤其涉及一種基于簡易三光梳的寬帶多信號瞬時頻率測量裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在電子對抗、無線通信等系統(tǒng)中，往往需要對未知微波信號的參數(shù)進(jìn)行測量，測量的參數(shù)主要包括射頻信號頻率、到達(dá)角度、信號類型等，其中，微波信號頻率的測量至關(guān)重要。

2、瞬時頻率測量(instantaneous?frequency?measurement，ifm)技術(shù)是指在信號持續(xù)的短周期內(nèi)對未知信號的頻率進(jìn)行快速的測量。隨著射頻系統(tǒng)的工作帶寬逐漸增大，傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)由于“電子瓶頸”的限制難以完成寬帶ifm的任務(wù)。

3、基于微波光子技術(shù)的ifm方法利用微波光子技術(shù)大帶寬、抗電磁干擾特點(diǎn)，在光域?qū)π盘栠M(jìn)行處理，能極大的擴(kuò)展系統(tǒng)帶寬，具有瞬時帶寬大、工作頻率范圍寬、抗電磁干擾等優(yōu)勢。目前基于微波光子技術(shù)的微波頻率測量系統(tǒng)主要有頻率-功率映射型、頻率-時間映射型，以及頻率-空間映射型等。頻率-功率映射型利用了特定系統(tǒng)的中不同頻率信號的幅度響應(yīng)不同的特性，通過對輸出信號的功率進(jìn)行測量，從而計(jì)算出待測信號的頻率，此類方案結(jié)構(gòu)相對簡單，但通常不能對多音信號進(jìn)行測量。頻率-時間映射型利用不同頻率的光信號在介質(zhì)中的傳輸時間不同的特性，將不同頻率信號在時域上進(jìn)行分離，通過對信號的時延進(jìn)行測量從而計(jì)算出信號頻率，此類方案能夠?qū)Χ囝l信號進(jìn)行測量，但是精度一般較差；頻率-空間映射型將光譜劃分為多個小區(qū)間，將不同頻率的信號在空間上分離從而將其探測，此類方案能測量多音信號且容易拓?fù)?，但拓?fù)涑杀据^高，且精度也相對較差。掃描型測頻方案通過不斷改變光本振信號頻率，使其在整個頻率測量范圍內(nèi)掃描，并通過下變頻結(jié)構(gòu)對信號進(jìn)行接收并測量，此類方案需要再整個頻率測量范圍內(nèi)進(jìn)行頻率掃描，測量精度高，但是速度較慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的主要目的在于提供一種基于簡易三光梳的寬帶多信號瞬時頻率測量裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有測量方式的測量精度較差的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供一種基于簡易三光梳的寬帶多信號瞬時頻率測量裝置，包括：激光器，激光器用于輸出光載波信號；光功分器，輸入端連接激光器的輸出端；至少兩個調(diào)制器，每個調(diào)制器的輸入端對應(yīng)連接光功分器的輸出端，射頻端連接有本振信號源，輸出端連接有光電探測器；電功分器，輸入端連接待測rf信號，輸出端連接每個調(diào)制器的射頻端；頻譜處理器，連接所有光電探測器，頻譜處理器用于根據(jù)光電探測器輸出的信號確定待測rf信號的頻率；其中，每個本振信號源的頻率不同。

3、可選地，調(diào)制器包括三個。

4、本技術(shù)還提供一種基于簡易三光梳的寬帶多信號瞬時頻率測量方法，采用權(quán)利要求1的測量裝置，包括：激光器輸出連續(xù)光載波通過光功分器分為多個光路，每個光路上的光信號進(jìn)入對應(yīng)的調(diào)制器的輸入端；待測rf信號通過電功分器分為與光路數(shù)量相同的電信號，每個電信號進(jìn)入對應(yīng)調(diào)制器的一射頻端口；每個電本振信號源的輸出信號輸入對應(yīng)調(diào)制器的另一射頻端口，調(diào)制器利用電本振信號源的輸出信號及光信號對待測rf信號進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號；每個調(diào)制信號輸入對應(yīng)的光電探測器，光電探測器將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為電信號；所有電信號進(jìn)入頻譜處理器，頻譜處理器根據(jù)電信號確定與待測rf信號進(jìn)行拍頻的光梳的位置，并根據(jù)光梳的位置、電信號及預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系，確定待測rf信號的頻率。

5、可選地，預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系包括第一預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系和第二預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系，第一預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系為：

6、frf＝kflo1-fif1

7、第二預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系為：

8、frf＝kflo1+fif1

9、式中，flo1為電本振信號源的頻率，fif1為與電本振信號源對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率，k為光梳的位置。

10、可選地，根據(jù)電信號確定與待測rf信號進(jìn)行拍頻的光梳的位置，并根據(jù)光梳的位置、電信號及預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系，確定待測rf信號的頻率，包括：將任意兩個相鄰光路作為第一光路和第二光路；確定第一光路和第二光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率的差值，及對應(yīng)兩個調(diào)制器的光梳間隔的差值，根據(jù)兩個差值的比值，確定與待測rf信號進(jìn)行拍頻的光梳的位置；根據(jù)光梳的位置、第一光路對應(yīng)的調(diào)制器的光梳間隔、第一光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率，及預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系，確定待測rf信號的頻率。

11、可選地，在確定第一光路和第二光路中任一光電探測器輸出的頻譜數(shù)量與待測rf信號的頻率的數(shù)量不一致時，方法還包括：將剩余光路中的任一光路作為第三光路；根據(jù)第一光路和第三光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率的差值，及對應(yīng)兩個調(diào)制器的光梳間隔的差值，根據(jù)兩個差值的比值，確定與待測rf信號進(jìn)行拍頻的光梳的位置；根據(jù)光梳的位置、第一光路對應(yīng)的調(diào)制器的光梳間隔、第一光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率，及預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系，確定待測rf信號的頻率。

12、可選地，根據(jù)電信號確定與待測rf信號進(jìn)行拍頻的光梳的位置，并根據(jù)光梳的位置、電信號及預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系，確定待測rf信號的頻率，包括：將任意三個相鄰光路作為第一光路、第二光路和第三光路；確定第一光路和第二光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率的差值，及對應(yīng)兩個調(diào)制器的光梳間隔的差值，根據(jù)兩個差值的比值，確定與待測rf信號進(jìn)行拍頻的光梳的位置；根據(jù)光梳的位置、第一光路對應(yīng)的調(diào)制器的光梳間隔、第一光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率，及預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系，確定第一測量結(jié)果；根據(jù)第一光路和第三光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率的差值，及對應(yīng)兩個調(diào)制器的光梳間隔的差值，根據(jù)兩個差值的比值，確定與待測rf信號進(jìn)行拍頻的光梳的位置；根據(jù)光梳的位置、第一光路對應(yīng)的調(diào)制器的光梳間隔、第一光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率，及預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系，確定第二測量結(jié)果；將第一測量結(jié)果和第二測量結(jié)果中相同的頻率作為待測rf信號的頻率。

13、可選地，若第一光路和第二光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率的差值為正，預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系為第一預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系；若第一光路和第二光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率的差值為負(fù)，預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系為第二預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系。

14、可選地，若第一光路和第三光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率的差值為負(fù)，預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系為第一預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系；若第一光路和第二光路對應(yīng)的光電探測器輸出的電信號的頻率的差值為正，預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系為第二預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)系。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果如下：

16、本發(fā)明的基于簡易三光梳的寬帶多信號瞬時頻率測量裝置，通過光功分器將激光器輸出的光載波信號分為多個光路，同時通過電功分器將待測rf信號對應(yīng)分為多個分量，并對應(yīng)設(shè)置調(diào)制器、本振信號源，在調(diào)制器接收多音信號時，不同頻率的信號都會跟相應(yīng)的光梳齒進(jìn)行拍頻，從而在二維的頻譜中產(chǎn)生不同的中頻信號，根據(jù)各個中頻信號的頻率，就能夠計(jì)算出多音信號中各個信號的頻率；通過改變本振信號的頻率和功率就能夠在不增加額外器件的情況下改變系統(tǒng)的測量帶寬，因此既保留拓?fù)潇`活性高的優(yōu)點(diǎn)，同時還解決了拓?fù)涑杀靖叩娜秉c(diǎn)；利用光電探測器將待測rf信號與光梳進(jìn)行拍頻，只是將一個大帶寬的頻率轉(zhuǎn)化為一個小帶寬的、容易直接測量的頻率，引入的誤差很小，只與本振信號源的頻率精度有關(guān)，因此，只要提高后面adc的采樣精度，便能夠達(dá)到很高的測量精度；裝置結(jié)構(gòu)簡單、帶寬大。本發(fā)明的基于簡易三光梳的寬帶多信號瞬時頻率測量方法，將待測rf信號分為多個分量，并對應(yīng)設(shè)置多個調(diào)制器、本振信號源，多個不同的本振信號源能產(chǎn)生多組不同自由頻率間隔的光梳，分別與待測rf信號進(jìn)行耦合，獨(dú)立拍頻檢測后，根據(jù)檢測輸出的中頻分量，從而計(jì)算出待測rf信號的頻率，由于解算射頻頻率的過程只利用到了中頻的頻率分量，所以對光梳的平坦度沒有要求；引入第三路信號，利用第三光電探測器的拍頻結(jié)果，進(jìn)一步確定待測rf信號頻率與對應(yīng)光梳頻率的關(guān)系，進(jìn)而準(zhǔn)確確定待測rf信號的頻率，實(shí)現(xiàn)對多頻信號進(jìn)行無模糊測量。