一种采用低频参考信号的光子辅助微波多普勒频移测量装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111404599A(43)申请公布日2020.07.10(21)申请号202010143228.1(22)申请日2020.03.04(71)申请人华东师范大学地址200241上海市闵行区东川路500号(72)发明人陈阳左鹏程(74)专利代理机构上海蓝迪专利商标事务所(普通合伙)31215代理人徐筱梅张翔(51)Int.Cl.H04B10/077(2013.01)H04B10/516(2013.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种采用低频参考信号的光子辅助微波多普勒频移测量装置及方法(57)摘要本发明涉及一种采用低频参考信号的光子辅助微波多普勒频移测量的装置及方法，其装置包括连续波激光器、发射信号源、回波信号源、参考信号源、电耦合器、第一、第二90°电混合器、双平行马赫曾德尔调制器、双驱动马赫曾德尔调制器、掺铒光纤放大器、光电探测器。其方法是对发射信号和固定频率的低频参考信号进行抑制载波单边带调制，调制后的光信号再被回波信号单边带调制，所得光信号经光电探测后，通过分析得到的低频电信号即可同时测得多普勒频移的大小和方向。本发明结构紧凑、简单有效，采用一个固定频率的低频参考信号，无需使用光学滤波即可以在低频波段进行多普勒频移测量，降低了系统的复杂度和成本，具有较好的可行性和应用前景。CN111404599ACN111404599A权利要求书1/2页1.一种采用低频参考信号的光子辅助微波多普勒频移测量装置，其特征在于，该装置包括连续波激光器、发射信号源、参考信号源、电耦合器、第一90°电混合器、双平行马赫曾德尔调制器、双驱动马赫曾德尔调制器、回波信号源、第二90°电混合器、掺铒光纤放大器及光电探测器；所述连续波激光器的输出端口与双平行马赫曾德尔调制器的光学输入端口相连，所述双平行马赫曾德尔调制器的两个射频输入端口分别与第一90°电混合器的两个输出端口相连，所述第一90°电混合器的输入端口与电耦合器的输出端口相连，所述电耦合器的输入端口分别与发射信号源、参考信号源的输出端口相连；所述双平行马赫曾德尔调制器的光学输出端口与双驱动马赫曾德尔调制器的光学输入端口相连，所述双驱动马赫曾德尔调制器的两个射频输入端口分别与第二90°电混合器的两个输出端口相连，所述第二90°电混合器的输入端口与回波信号源的输出端口相连，所述双驱动马赫曾德尔调制器的光学输出端口与掺铒光纤放大器的输入端口相连；所述掺铒光纤放大器的输出端口与光电探测器的光学输入端口相连；通过分析光电探测器输出低频电信号的频率即可同时测得多普勒频移的大小和方向。2.根据权利要求1所述的采用低频参考信号的光子辅助微波多普勒频移测量装置，其特征在于，所述双平行马赫曾德尔调制器产生的抑制载波单边带调制的边带方向与所述双驱动马赫曾德尔调制器产生的单边带调制的边带方向相反。3.根据权利要求1所述的采用低频参考信号的光子辅助微波多普勒频移测量装置，其特征在于，所述参考信号的频率大于待测多普勒频率绝对值的最大值且小于发射信号频率的1/5。4.根据权利要求1所述的采用低频参考信号的光子辅助微波多普勒频移测量装置，其特征在于，所述光电探测器探测产生的低频电信号频率的大小表征了微波多普勒频移的大小和方向，其中参考信号的频率与光电探测器探测产生的低频电信号的频率之差的绝对值为多普勒频移的大小；当产生的低频电信号的频率小于参考信号的频率时，为负多普勒频移；反之，则为正多普勒频移。5.一种采用如权利要求1所述装置的微波多普勒频移测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)连续波激光器输出频率为f0的线偏光，直接注入到双平行马赫曾德尔调制器中；2)将频率为f1的发射信号和频率为f2的参考信号经过电耦合器耦合后，注入第一90°电混合器并分成两路，分别用来驱动双平行马赫曾德尔调制器的两个子调制器，调节调制器偏置电压，使得两个子调制器均偏置在最小偏置点，同时偏置电压对主调制器引入90°相移，则双平行马赫曾德尔调制器的输出得到发射信号与参考信号的抑制载波单边带调制信号，当产生正边带时其产生光边带的频率为f0+f1和f0+f2，当产生负边带时其产生光边带的频率为f0-f1和f0-f2；3)将双平行马赫曾德尔调制器输出的抑制载波单边带调制信号注入到双驱动马赫曾德尔调制器中，由频率为f3的回波信号通过第二90°电混合器后进行驱动，调节调制器偏置点进行单边带调制；当输入的抑制载波单边带调制信号为正边带时，单边带调制产生载波f0+f1和f0+f2及负边带f0+f1-f3和f0+f2-f3；当输入的抑制载波单边带调制信号为负边带时，单边带调制产生载波f0-f1和f0-f2及正边带f0-f1+f3和f0-f2+f3；4)将双驱动马赫曾德