微波光子辅助的瞬时频率测量技术研究进展

微波光子辅助的瞬时频率测量(IFM系统具有高时间带宽积、低功率损耗、轻系统质量以及抗电磁干扰等巨大优势。对目前国内外研究的IFM系统按照频率-空间、频率-时间和频率-幅度三种映射方式进行分类介绍,主要归纳比较了具有频率-幅度映射关系的IFM系统,针对其中存在的测量范围和测量精度之间的互换(Tradeoff问题,进一步引申到研究高精度可调谐测量范围的IFM技术,并对目前相关领域的研究进行了追踪报道。

宽带非平稳信号的瞬时频率测量方法

针对宽带非平稳信号,提出一种瞬时频率测量方法.利用加限自适应滤波器将信号分解为多个渐进单频信号,根据其解析信号的相位函数求出其瞬时频率;综合所有分量的时频关系实现对宽带非平稳信号瞬时频率的准确测量.仿真实验和误差分析结果表明,该方法克服了Fourier分析、Wavelet变换和Hilbert-Huang算法求解宽带非平稳信号瞬时频率的困难,在整个分析频段都能实现较高的频率测量分辨率,对信噪比在0dB以上的信号具有优于0.2MHz的测量误差.对8μs长度信号,该方法除了有25.816μs初始运算延时外,对连续数据处理具有实时性,能够满足宽带非平稳信号频率的瞬时测量要求.

基于光子方法的可重构微波信号瞬时频率测量

提出了一种基于光子方法的可重构微波信号瞬时频率测量方案。待测微波信号首先经载波抑制的双边带调制,产生的+1或者-1阶边带进入两个梳状滤波器中进行处理。通过对比两个滤波器输出的功率值即可在一个单调区间内估计出唯一的微波频率值。结果证明,在37GHz的微波频率测量范围内,测量误差小于±80MHz。

基于掺杂氧化硅波导的受激布里渊散射瞬时频率测量

针对布里渊模拟信号处理系统小型化的需求,提出一种基于掺杂氧化硅波导的受激布里渊散射瞬时频率测量(SBS-IFM)方案。这种方案在链路中添加锁相放大器与滤波器,有效滤除了反射光,放大并观测到了掺杂氧化硅波导中的布里渊增益信号。通过相对移动泵浦光和探测光的调制频率,实现了基于掺杂氧化硅波导的SBS-IFM,其IFM范围约15 GHz,精度达60 MHz。

多级高精度可调谐的瞬时频率测量方法

提出一种多级高精度可调谐的瞬时频率测量0FM）方法，采用单光源无滤波的IFM系统结构，结合光偏振调制和偏振分束原理，利用偏振调制器和偏振控制器等器件来实现对同一波长下不同光偏振维度上微波信号的加载和分离。通过控制单模光纤的色散参数，可以获得较大的测量范围，利用色散所致的射频功率衰落效应，能获得单调变化的频率一幅度映射关系，进一步通过光电探测的射频信号输出功率比来得到幅度比较函数fACFO由于fACF可以通过改变偏振角或直流偏置电压进行调节，因此该测量方法可用于多级频率测量实现对特定频率的高精度检测。结果表明，可以获得2．17~3GHz的测量范围和±0．15GHz的测量精度。

基于偏振调制器和单模光纤的微波瞬时频率测量研究

提出了一种基于偏振调制器（PolM）实现微波信号的瞬时频率测量（IFM）方法并进行了实验验证。它采用PolM同时实现相位调制和强度调制，利用1个光源和1段单模光纤（SMF）保持光路中功率稳定，通过光纤的色散将微波信号频率映射到功率上，最后经过光电探测器（PD）探测并计算出两路电信号的功率比。这个功率比一一对应于输入的微波信号频率，最终能够测得所输入的微波信号频率。实验结果表明，它不仅可以实现1～12GHz宽带范围内IFM，测量精度可以达到0．2GHZ，而且能够同时保证所测量的微波信号频率的系统误差小，稳定度好。

基于偏振延时干涉的瞬时频率测量系统的分析与优化

提出了一种基于偏振延时干涉的瞬时频率测量(IFM)系统。通过检测两路正交偏振信号的光功率,建立了振幅比较函数(ACF)。计算结果表明,ACF仅与待测微波信号频率以及利用保偏光纤(PMF)双折射效应引入的时延差有关,并且调节时延差可实现ACF测量范围及精度的可调谐。仿真结果表明,频率范围为0~25 GHz的IFM系统的绝对误差容限为300 MHz。此外,讨论了激光器波长漂移、射频信号强度、马赫-曾德尔调制器(MZM)的偏置电压漂移、MZM消光比、偏振控制器2(PC2)偏振角漂移对系统测量频率的影响。与同类方法相比,所提方案中采用了PMF和偏振分束一体化结构,在实现频率范围可调的同时,简化了系统结构并降低了成本。

基于单光路偏振复用的微波瞬时频率测量方案

提出一种基于单光路偏振复用技术的微波瞬时频率测量方案。该方案仅需要一个双偏振-双驱动的马赫-曾德尔调制器来提供受激布里渊散射所需的泵浦光与探测光。与现有的双路布里渊散射方案相比,本方案结构简单,系统体积明显减小,泵浦光与探测光干涉稳定且可控,且系统的稳定性增强了。待测微波信号经过载波抑制双边带调制后作为泵浦光,扫频探测信号经过相位调制后作为探测光,利用受激布里渊散射效应实现从相位调制到强度调制的转换。通过建立扫描频率与输出光功率的映射关系,实现了微波信号瞬时频率测量。此外,建立了理论模型和仿真模型来分析泵浦光波长抖动、直流偏置点漂移、电移相器相位漂移,以及泵浦光、探测光偏振状态偏移对频率测量精度的影响。研究结果表明,该方案可以实现30 GHz以上微波信号的频率测量,且最大绝对测量误差不超过30 MHz,相对测量误差低于2%。该方法通过增大扫频探测信号的扫描范围和调制器的调制频率范围,可进一步扩展频率测量范围,在低成本、宽频谱的雷达侦测领域具有良好的应用前景。

受激布里渊散射瞬时频率测量的偏振优化

针对光纤偏振随机偏转的问题,提出了一种受激布里渊散射瞬时频率测量技术的优化方案。对比分析了单模光纤和保偏光纤用于实现受激布里渊散射瞬时频率测量的特性差异。实验结果表明:与单模光纤相比,保偏光纤中的偏振随机偏转现象得到有效抑制,测量系统的频率分辨率由225MHz提高至90MHz。

基于受激布里渊散射的宽带宽和高精度的微波频率瞬时测量（英文）

提出了一种基于受激布里渊散射效应的瞬时频率测量方法.未知信号经过强度调制作为泵浦光,矢量网络分析仪产生的信号经过相位调制作为扫描信号光,当泵浦光和扫描信号光之间满足相位匹配条件时,受激布里渊散射效应发生并实现相位调制到强度调制的转换,未知信号的频率被测量.实验验证可以测量0.5GHz-27GHz的微波信号的频率,最大误差小于20 MHz.

电网瞬时频率跟踪算法设计

在高压直流输电工程中,采用高精度锁相环跟踪电网相位,并在设定角度产生点火脉冲触发换流阀,瞬时电网频率跟踪速度和精度对锁相环至关重要,传统的频率测量方法无法同时满足速度和精度的要求。提出了一种电网瞬时频率跟踪算法。该算法将三相电压瞬时值进行Clarke变换,经有限冲激相应滤波器(FIR)滤除谐波和负序分量后,计算电网实时相位,采用相差法实现了对电网瞬时频率的跟踪。通过仿真和实验验证,该算法可准确、快速地跟踪各种电力信号的瞬时频率,有效地滤除谐波和噪声,电网瞬时频率的测量精度高达±0.005 Hz。

基于内插法的频率校准系统

阐述了基于内插法的频率校准系统的工作原理、实现方法,与以前的频率校准系统进行了比较,并介绍了该系统的关键技术。

基于双对称受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量分析

利用两个相位调制器、两个环形器、一个电光调制器等可使光在上下两路高非线性光纤中发生受激布里渊散射,构成双对称受激布里渊散射效应的瞬时微波频率测量系统。利用系统输出光功率比与待测微波信号之间一一对应的关系,建立幅度比较函数,实现微波频率测量。理论分析结果表明,通过调节高非线性光纤的线中心增益系数差值和布里渊频移差值.可以改变微波频率的测量范围和测量误差;当线中心增益系数差值为30.布里渊频移差值为2GHz时,频率测量范围为0~18GHz,测量误差小于52MHz;当线中心增益系数差值为30.布里渊频移差值为0.4 GHz.频率测量范围为0~21 GHz.测量误差小于148 MHz。

双偏振调制大范围高分辨率瞬时微波频率测量

微波频率测量是电子战系统的重要组成部分，电域频率测量方法存在系统体积大、功耗大、抗电磁干扰能力弱的问题，光辅助法频率测量存在大测量范围时低分辨率、高分辨率时小测量范围的问题。提出并实验验证了一种采用两个光偏振调制器的大范围高分辨率瞬时微波频率测量方法，该方法先在大范围低分辨率测量微波频率，再在小范围高分辨率测量微波频率。实验结果表明，该方法可在2．7～19．4GHz范围内实现瞬时测频，分辨率优于±0．14GHz。

光子辅助的射频信号频谱分析

射频光子技术利用光子技术的高带宽、低损耗和低功耗等优点,在电子战系统的高性能电磁信号处理方面发挥着重要作用。将射频光子技术引入到宽带接收系统的射频信号频谱分析中,重点介绍了3种光子辅助的射频信号频谱分析技术:基于光子辅助的射频瞬时单频点测量、压缩采样稀疏多频点测量以及信道化多频测量技术,并对其优缺点进行了分析对比。通过光子辅助的射频信号频谱分析技术可实现传统方法难以完成的宽带微波信号频率的处理与高精度测量。

专用捷变频信号源校准系统研制

捷变频末制导雷达可有效提高武器系统的抗干扰能力,但是作为其专用测试设备的捷变频信号源的计量检定问题却难以得到有效解决。通过分析现有的测试技术,使用通用仪器设备构建测试平台,可实现专用捷变频信号源的自动计量校准。系统采用两路差频形成中频频差的检测方法进行瞬时频率测量,采用单脉冲引频激励测试技术,利用通用测试仪器实现捷变频参数的校准,将捷变频计量技术推向工程应用阶段,可避免通过研制生产专用的计量设备造成其本身难以计量的问题。

多路相移时间戳IFM算法研究及实现

提出了一种基于时间戳计数的IFM算法.对基准时钟进行频率倍频和等时延多路移相处理,在测量周期内对被测信号fx以及多路基准时钟并行的连续计数,采用回归分析统计方法对这2组计数值进行计算得到fx频率值.对测量误差进行了分析,实验及对比测试数据表明,该方法在同样的测量条件下能够有效地减小由传统计数测频法中±1量化误差引入的测量误差.能够提高测量分辨率约2～3个数量级,测量误差减少30％以上,测量处理时间优于200 ns.

一种数字宽带截获接收机的高效实现

针对高密度复杂信号环境下的雷达信号截获问题，研究并实现了一种数字宽带实时接收方法。该方法工作在超外差体制下，在宽带中频数字化信号后，利用多相滤波器进行高效信道化，并对各子信道参数测量，然后通过简单的检测和判决逻辑实现多路信号截获。在MATLAB和FPGA上，对500MHz宽带信号进行了8路信道化接收、参数测量、检测判决实现。仿真和硬件实现结果均表明，在一定的信噪比和信号频率间隔下，实现的接收机能够对多个同时到达信号进行实时侦察与测向。

基于非均匀光频梳的多频率瞬时信号检测方案

提出了一种基于非均匀光频梳的多频率瞬时信号检测方案。以功率非均匀下降的光频梳功率比为参照,利用待测信号与光频梳的拍频功率比确定信号的频率范围,再由解调后的频率信息计算待测信号的精确频率。仿真实现了0~20 GHz范围内多频信号的瞬时测量,误差范围为0~23 MHz。此外,分析了激光器线宽、光纤布拉格光栅中心频率、调制器偏置电压和光混频器相差对测量结果的影响。结果显示:该系统对激光器线宽和混频器相差的改变不敏感,光纤布拉格光栅中心频率和调制器偏置电压会影响光频梳信号的功率比;当功率比区分度较大时,系统稳定性更高,误差更小。