论文部分内容阅读
瞬时频率测量(IFM)技术是现代化电子战的一项十分关键的技术。在电子对抗和其它军事系统中,可以利用IFM迅速识别未知的雷达信号及突发通信信号频率。随着信号速率的增加,传统的电子处理系统存在非常严重的瓶颈,因此将光子技术引入微波频率测量。微波光子频率测量具有低损耗、宽带宽、电磁干扰免疫、小型便携等优点,成为当前研究的热点之一。鉴于强度调制器的偏置漂移会引入较大的测量误差,本文着重研究了基于相位调制的微波光子频率测量方案,基于多路色散光纤设计了一种改进的微波光子频率测量方案,设计并实施了针对大信号调制情况的微波光子瞬时频率测量方案。具体研究内容如下：(1)分析了电光相位调制器和强度调制器的结构以及调制原理,对基于色散光纤实现PM-IM转换的微波信号传输模型、微波频率倍频模型和上变频模型进行了推导分析。(2)基于色散所致微波功率衰减效应设计了一种微波光子瞬时频率测量改进方案。方案中采用四路色散光纤的结构,以产生四个不同的功率衰减函数,并对光纤长度进行合理的优化组合。相较之前提出的基于两路色散光纤的微波频率测量方案,增大了测频范围并有效的解决了低频段测频精度不高的问题。通过软件Optisystem对方案进行了仿真验证,在3-24GHz的测频范围内控制误差在±0.2GHz之间。同时,对两路色散光纤的微波频率测量系统进行了仿真,在5-17.2GHz的测频范围内得到±0.4GHz的误差范围。对比证明了改进方案在测频范围和测量精度上的优化,与理论分析相吻合。(3)设计并实施了针对大信号调制的微波光子频率测量方案,在大信号调制下,微波信号通过相位调制器加载到光载波上,之后相位调制信号等分为两路,分别通过两路长度不同的色散光纤,将PM调制转换为IM调制,这样PD输出的一阶谐波(FOH)和直流分量(DC)可以分别测量,在微波频率与功率比之间建立关系,在此过程中,大信号调制产生的较大的调制指数可以相比完全消除掉,由此实现了大信号调制下的微波光子IFM。从理论上给出了该方案的原理及可行性分析,并通过实验验证了方案的频率测量效果,在7-13GHz的频率测量范围内,控制误差在±0.3GHz之间。