一种信号检测系统的制作方法

1.本技术涉及检测技术领域，尤其涉及一种信号检测系统。


背景技术：

2.现阶段，雷达波的接收大多数还是基于相干检测原理，雷达信号的强度一般较小，甚至淹没于噪声之中；传统的电子学信号放大方法难以突破器件上的瓶颈限制，工作带宽窄，噪声恶化程度高，难以满足现代战场需求，雷达干扰机的作用范围和有效性都很难有突破性提升。
3.目前的微弱信号检测的主要方法是时域检测法、频域检测法以及时频分析法，这些方法的主要手段是使用电子学的方法将信号进行放大，然后在时域和频域上采用不同的滤波手段进行滤波，传统的电子学检测方法的核心是先放大然后滤波，最后已拍频的方式进行相干检测，很难做到在大动态范围进行高灵敏检测，不利于现代多种信号形式的微弱雷达信号检测。例如，在目前的信号放大方法中：采用多级电子放大器对信号进行放大，导致白噪声明显增加。其次，采用相干检测的方法需要预先产生多种射频信号进行盲测，无法做到大动态范围内检测。


技术实现要素：

4.本技术提供一种信号检测系统，以实现可以扩大目标信号(即微弱信号)的带宽、减小信号处理时的噪音干扰，在较大的动态带宽范围内、微弱信号的接收，改善传统的信号检测方法工作带宽窄，检测灵敏度低的缺点。
5.第一方面，本技术提供了一种信号检测系统，所述系统包括：频率预估装置和信号检测装置；频率预估装置的输出端与所述信号检测装置的输入端连接；
6.所述频率预估装置用于产生若干光载波信号；根据所述若干射频信号，得到估算出入射信号的频率；将所述估算出入射信号的频率通过所述输出端输出；
7.所述信号检测装置用于通过所述输入端获取所述估算出入射信号的频率，以及，产生光载波信号；根据所述估算出入射信号的频率和所述光载波信号，生成混沌光电振荡器射频信号；以及，利用所述混沌光电振荡器射频信号检测出目标信号。
8.可选的，所述频率预估装置包括激光器、射频信号生成单元和数模转换器；所述激光器的信号输出端与所述射频信号生成单元的输入端连接，所述射频信号生成单元的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述信号检测装置的输入端连接；
9.所述激光器用于产生若干光载波信号；
10.所述射频信号生成单元用于根据所述若干束光载波信号确定若干射频信号；
11.所述数模转换器用于根据所述若干射频信号，得到估算出入射信号的频率。
12.可选的，所述激光器包括两个激光器，每个激光器均产生一个光载波信号。
13.可选的，所述射频信号生成单元包括：波分复用器、偏振控制器、马赫曾德尔调制
器、滤波器、解波分复用器和光电检测器；所述波分复用器的输入端与所述激光器的信号输出端连接，所述波分复用器的输出端与所述偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与所述马赫曾德尔调制器的输入端连接，所述马赫曾德尔调制器的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与所述解波分复用器的输入端连接，所述解波分复用器的输出端与所述光电检测器的输入端连接，所述光电检测器的输出端与所述信号检测装置的输入端连接；
14.所述波分复用器，用于将两束光载波信号进行混合，得到一束光载波信号；
15.所述偏振控制器，用于对所述光载波信号进行偏振态调节，得到偏振态调节后的光载波信号；
16.马赫曾德尔调制器，用于对所述偏振态调节后的光载波信号进行调制，得到调制后的光信号；
17.所述滤波器，用于对所述调制后的光信号进行滤波处理，得到载波抑制的光信号；
18.所述解波分复用器，用于对所述载波抑制的光信号进行解波分复用处理，得到两束光信号；
19.所述光电检测器，用于对所述两束光信号进行拍频处理，得到两个射频信号。
20.可选的，所述光电检测器包括两个光电检测器，每个光电检测器均用于接收一束光信号，对该束光信号进行拍频处理，得到该束光信号对应的射频信号。
21.可选的，所述信号检测装置，包括：激光器、信号生成单元与信号检测单元；所述激光器的输出端与所述信号生成单元的输入端连接，所述信号生成单元的输入端与所述频率预估装置的输出端；所述信号生成单元的输出端与所述信号检测单元的输入端连接；所述信号检测单元的输出端与所述信号生成单元的输入端连接；
22.所述激光器，用于产生光载波信号；
23.所述信号生成单元，用于根据所述估算出入射信号的频率和所述光载波信号，生成混沌光电振荡器射频信号；
24.所述信号检测单元，用于利用所述混沌光电振荡器射频信号检测出目标信号。
25.可选的，所述信号生成单元包括：偏振控制器、马赫曾德尔调制器、单模光纤、可调谐光纤布拉格光栅；所述偏振控制器的输入端与所述激光器的信号输出端连接，所述偏振控制器的输出端与所述马赫曾德尔调制器的输入端，所述马赫曾德尔调制器的输出端与所述单模光纤的输入端，所述单模光纤的输出端与所述可调谐光纤布拉格光栅的输入端；
26.所述偏振控制器，用于对所述光载波信号进行偏振态调节，得到偏振态调节后的光载波信号；
27.所述马赫曾德尔调制器，用于对所述偏振态调节后的光载波信号进行调制，得到调制后的光信号；
28.所述单模光纤，用于对所述调制后的光信号进行延时处理，得到延时光信号；
29.所述可调谐光纤布拉格光栅，用于根据所述估算出入射信号的频率和所述延时光信号，生成混沌光电振荡器射频信号。
30.可选的，所述信号检测单元包括：耦合器、光谱分析仪、光电检测器、频率可调射频放大器、射频分束器、射频分析仪和低噪声放大器；
31.所述耦合器的输入端与所述可调谐光纤布拉格光栅的输出端连接，所述耦合器的
输出端与所述光谱分析仪的输入端连接，所述耦合器的输出端与所述光电检测器的输入端连接，所述光电检测器的输出端与所述频率可调射频放大器的输入端连接，所述频率可调射频放大器的输出端与所述射频分束器的输入端连接，所述射频分束器的输出端与所述射频分析仪的输入端连接，所述射频分束器的输出端与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端与所述马赫曾德尔调制器的输入端连接；
32.所述耦合器，用于将所述混沌光电振荡器射频信号分为两个所述混沌光电振荡器射频信号；
33.所述光谱分析仪，用于分析所述混沌光电振荡器射频信号的信号状态；
34.所述光电检测器，用于对所述混沌光电振荡器射频信号进行拍频处理，得到射频信号；
35.所述频率可调射频放大器，用于对所述射频信号进行放大，得到放大射频信号；
36.所述射频分束器，用于对所述放大射频信号进行分束，得到两束所述放大射频信号；
37.所述射频分析仪，用于观察所述放大射频信号，以得到目标信号；
38.所述低噪声放大器，用于对所述放大射频信号中的目标信号进行放大。
39.可选的，所述可调谐光纤布拉格光栅还包括反射端，可调谐光纤布拉格光栅的输入端输入所述延时光信号，所述延时光信号从所述反射端进入，根据所述估算出入射信号的频率对所述延时光信号进行布光纤拉格光栅反射后，得到混沌光电振荡器射频信号，所述混沌光电振荡器射频信号由所述反射端进入到输出端。
40.可选的，所述可调谐光纤布拉格光栅上设置有旋钮，当调节所述旋钮时，光栅的长度发生改变，反射光波长也随之变化。
41.由上述技术方案可以看出，本技术提供了一种信号检测系统，所述系统包括：频率预估装置和信号检测装置；频率预估装置的输出端与所述信号检测装置的输入端连接；所述频率预估装置用于产生若干光载波信号；根据所述若干束光载波信号确定若干射频信号；根据所述若干射频信号，得到估算出入射信号的频率；将所述估算出入射信号的频率通过所述输出端输出；所述信号检测装置用于通过所述输入端获取所述估算出入射信号的频率，以及，产生光载波信号；根据所述估算出入射信号的频率和所述光载波信号，生成混沌光电振荡器射频信号；以及，利用所述混沌光电振荡器射频信号检测出目标信号。本实施例可以实现，利用环境的估算出入射信号的频率和光载波信号生成混沌光电振荡器射频信号，接着，利用混沌光电振荡器射频信号实现目标信号(即微波光子微弱信号)检测，可见，本实施例可以实现在较大的动态带宽范围内能够实现目标信号(即微弱信号)的接收，改善传统的信号检测方法工作带宽窄，检测灵敏度低的缺点。
42.上述的非惯用的优选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
43.为了更清楚地说明本技术实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本技术一种信号检测系统中频率预估装置的系统架构示意图；
45.图2为本技术一种信号检测系统中信号检测装置的系统架构示意图。
具体实施方式
46.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
47.下面结合附图，详细说明本技术的各种非限制性实施方式。
48.参见图1和图2，示出了本技术实施例中的一种信号检测系统。
49.所述信号检测系统，包括：频率预估装置和信号检测装置。其中，频率预估装置的输出端与所述信号检测装置的输入端连接。
50.所述频率预估装置用于产生若干光载波信号；根据所述若干束光载波信号确定若干射频信号；根据所述若干射频信号，得到估算出入射信号的频率；将所述估算出入射信号的频率通过所述输出端输出。可以理解的是，所述频率预估装置可以预估环境中射频信号的频率值，将其频率预测值误差控制在300mhz的范围内。
51.如图1所示，所述频率预估装置包括激光器、射频信号生成单元和数模转换器。其中，所述激光器的信号输出端与所述射频信号生成单元的输入端连接，所述射频信号生成单元的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述信号检测装置的输入端连接。
52.所述激光器用于产生若干光载波信号。如图1所示，所述激光器可以包括两个激光器，每个激光器均产生一个光载波信号。
53.所述射频信号生成单元用于根据所述若干束光载波信号确定若干射频信号。如图2所示，所述射频信号生成单元包括：波分复用器、偏振控制器、马赫曾德尔调制器、滤波器、解波分复用器和光电检测器；所述波分复用器的输入端与所述激光器的信号输出端连接，所述波分复用器的输出端与所述偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与所述马赫曾德尔调制器的输入端连接，所述马赫曾德尔调制器的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与所述解波分复用器的输入端连接，所述解波分复用器的输出端与所述光电检测器的输入端连接，所述光电检测器的输出端与所述信号检测装置的输入端连接。
54.所述波分复用器，用于将两束光载波信号进行混合，得到一束光载波信号。所述偏振控制器，用于对所述光载波信号进行偏振态调节，得到偏振态调节后的光载波信号。
55.马赫曾德尔调制器，用于对所述偏振态调节后的光载波信号进行调制，得到调制后的光信号。
56.所述滤波器，用于对所述调制后的光信号进行滤波处理，得到载波抑制的光信号。
57.所述解波分复用器，用于对所述载波抑制的光信号进行解波分复用处理，得到两束光信号。
58.所述光电检测器，用于对所述两束光信号进行拍频处理，得到两个射频信号。如图
1所示，所述光电检测器包括两个光电检测器，每个光电检测器均用于接收一束光信号，对该束光信号进行拍频处理，得到该束光信号对应的射频信号。
59.所述数模转换器用于根据所述若干射频信号，得到估算出入射信号的频率。
60.可以理解的是，所述频率预估装置采用了一种由双光源组成的频率-光功率射频信号瞬时测量的方案，实现了微波信号瞬时测量的效果，如图1所示，两只半导体激光器发出的两束光载波信号通过波分复用器进行光多路复用混合得到一束光载波信号，一束光载波信号经偏振控制器(pc)调节偏振态后输入马赫曾德尔调制器。可以通过调节马赫曾德尔调制器的偏置电压，使得马赫曾德尔调制器工作在最小工作点上，使得马赫曾德尔调制器输出的调制后的光信号中的光载波被最大限度抑制。调制后的光信号输入到有着正弦光谱响应的滤波器中得到载波抑制的光信号，其中，调制后的光信号的波长可以包括两束光信道，两束光信道的波长可以分别对准滤波器的波峰和波谷位置。载波抑制的光信号通过解波分复用器将调制后的光信号中的两束光信道分离，再经过两个光电检测器(比如低频光电探测器)拍频得到两个射频信号，探测到的射频信号经过数模转换器的模数转换和对比，以及通过对比两个射频信号的比值，结合滤波器的响应曲线，最终可以得到估算出入射信号的频率，即利用若干射频信号和滤波器的响应曲线，得到估算出入射信号的频率。
61.所述信号检测装置用于通过所述输入端获取所述估算出入射信号的频率，以及，产生光载波信号；根据所述估算出入射信号的频率和所述光载波信号，生成混沌光电振荡器射频信号；以及，利用所述混沌光电振荡器射频信号检测出目标信号。
62.如图2所示，所述信号检测装置，包括：激光器、信号生成单元与信号检测单元。所述激光器的输出端与所述信号生成单元的输入端连接，所述信号生成单元的输入端与所述频率预估装置的输出端；所述信号生成单元的输出端与所述信号检测单元的输入端连接；所述信号检测单元的输出端与所述信号生成单元的输入端连接。
63.所述激光器，用于产生光载波信号。
64.所述信号生成单元，用于根据所述估算出入射信号的频率和所述光载波信号，生成混沌光电振荡器射频信号。如图2所示，所述信号生成单元包括：偏振控制器、马赫曾德尔调制器、单模光纤、可调谐光纤布拉格光栅；所述偏振控制器的输入端与所述激光器的信号输出端连接，所述偏振控制器的输出端与所述马赫曾德尔调制器的输入端，所述马赫曾德尔调制器的输出端与所述单模光纤的输入端，所述单模光纤的输出端与所述可调谐光纤布拉格光栅的输入端。
65.所述偏振控制器，用于对所述光载波信号进行偏振态调节，得到偏振态调节后的光载波信号。
66.所述马赫曾德尔调制器，用于对所述偏振态调节后的光载波信号进行调制，得到调制后的光信号。
67.所述单模光纤，用于对所述调制后的光信号进行延时处理，得到延时光信号。
68.所述可调谐光纤布拉格光栅，用于根据所述估算出入射信号的频率和所述延时光信号，生成混沌光电振荡器射频信号。所述可调谐光纤布拉格光栅还包括反射端，可调谐光纤布拉格光栅的输入端(即图2中的1口)输入所述延时光信号，所述延时光信号从所述反射端(即图2中的2口)进入，根据所述估算出入射信号的频率对所述延时光信号进行布光纤拉格光栅反射后，得到混沌光电振荡器射频信号，所述混沌光电振荡器射频信号由所述反射
端进入到输出端(即图2中的3口)。在一种实现方式中，所述可调谐光纤布拉格光栅上设置有旋钮，当调节所述旋钮时，光栅的长度发生改变，反射光波长也随之变化。
69.所述信号检测单元，用于利用所述混沌光电振荡器射频信号检测出目标信号(即微弱信号)。
70.如图2所示，所述信号检测单元包括：耦合器、光谱分析仪、光电检测器、频率可调射频放大器、射频分束器、射频分析仪和低噪声放大器。
71.所述耦合器的输入端与所述可调谐光纤布拉格光栅的输出端连接，所述耦合器的输出端与所述光谱分析仪的输入端连接，所述耦合器的输出端与所述光电检测器的输入端连接，所述光电检测器的输出端与所述频率可调射频放大器的输入端连接，所述频率可调射频放大器的输出端与所述射频分束器的输入端连接，所述射频分束器的输出端与所述射频分析仪的输入端连接，所述射频分束器的输出端与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端与所述马赫曾德尔调制器的输入端连接。
72.所述耦合器，用于将所述混沌光电振荡器射频信号分为两个所述混沌光电振荡器射频信号。
73.所述光谱分析仪，用于分析所述混沌光电振荡器射频信号的信号状态。
74.所述光电检测器，用于对所述混沌光电振荡器射频信号进行拍频处理，得到射频信号。
75.所述频率可调射频放大器，用于对所述射频信号进行放大，得到放大射频信号。
76.所述射频分束器，用于对所述放大射频信号进行分束，得到两束所述放大射频信号。
77.所述射频分析仪，用于观察所述放大射频信号，以得到目标信号。
78.所述低噪声放大器，用于对所述放大射频信号中的目标信号进行放大。
79.信号检测装置采用了搭建光电振荡环腔的方法产生混沌光电振荡器射频信号，混沌光电振荡器射频信号的光电振荡器混沌状态是一种介于起振和非起振之间的临界状态，即oeo(即光电振荡器)中开环增益接近于1，振动模式即将出现，混沌状态oeo是一种非线性延迟反馈环路。在有射频信号注入oeo时，光电振荡环腔的环内增益增大，起振频率被注入信号锁定，能量向起振的中心频率集中，从而起到微弱信号放大功能。
80.信号检测装置如图2所示，激光器发出光载波通过偏振控制器调节偏振方向(即对所述光载波信号进行偏振态调节，得到偏振态调节后的光载波信号)后，将偏振态调节后的光载波信号输入马赫曾德尔调制器，马赫曾德尔调制器输出调制后的光信号，经过长单模光纤产生延时，得到延时光信号。通过耦合器(即光分束器)所述混沌光电振荡器射频信号分为两个所述混沌光电振荡器射频信号(即两路混沌光电振荡器射频信号)，一路输入光谱分析仪，以便光谱分析仪可以分析混沌光电振荡器射频信号的混沌光信号状态，另一路连接光电检测器，光电检测器可以对混沌光电振荡器射频信号拍频产生射频信号。产生的射频信号通过增益可调的射频放大器(即频率可调射频放大器)放大后，得到放大射频信号，利用射频分束器将放大射频信号分成两路所述放大射频信号，一路所述放大射频信号输入射频分析仪，用于观察所述放大射频信号的电混沌信号状态，以便可以辅助调节马赫曾德尔调制器的的偏置电压与频率可调射频放大器的增益，另一路所述放大射频信号通过低噪声放大器后反馈注入马赫曾德尔调制器，从而完成链路闭环。由于混沌光电振荡器射频信
号的光电振荡器混沌状态是一种mzm的非线性调制状态，因此，对器件平坦度和频率响应带宽要求较高，需要链路中频率可调射频放大器的平坦度相对平坦。
81.信号检测装置通过注入锁定效应实现微弱雷达信号的接收与放大，并使用小信号接收器频率调谐技术增加可检测信号的带宽范围。因混沌状态下的可调谐光纤布拉格光栅的频率响应，受系统中各器件的带宽以及不平坦度影响较大，所以可调谐光纤布拉格光栅的工作带宽很难做宽，产生的混沌光电振荡器射频信号一般为300-800mhz。若将系统使用在频率范围跨度更大的电磁环境中，可以设计带宽可调的可调谐光纤布拉格光栅。结合频率瞬时测量方案，首先确定环境中的估算出入射信号的频率，然后在环腔(即频率预估装置和信号检测装置所组成的)中形成一个带宽超过500mhz的可调谐光纤布拉格光栅，从而达到更大频率范围内的目标信号(即微弱信号)接收放大功能。结合频率可调谐光电振荡器的方案，提出一种混沌状态oeo工作频段调谐方案，利用可调谐光纤布拉格光栅的反射光中心频率随其长度变化的特点，在环路中产生频率可调谐的混沌光电振荡器射频信号，方案原理如图2所示。
82.激光器发出光载波信号经过偏振控制器、马赫曾德尔调制器、单模光纤、可调谐光纤布拉格光栅后，环路中反馈的射频混沌信号被调制到光载波上得到混沌光电振荡器射频信号，此时马赫曾德尔调制器工作在最小偏置点上，中心载波被抑制。马赫曾德尔调制器输出的调制后的光信号经过单模光纤得到延时光信号，延时光信号可以传递到达可调谐光纤布拉格光栅中的一个环路器，延时光信号从可调谐光纤布拉格光栅的输入端(图2中的1口)进反射端(图2中的2口)出，经过可调的布光纤拉格光栅反射后的混沌光电振荡器射频信号由反射端(图2中的2口)进输出端(图2中的3口)出，混沌光电振荡器射频信号又进入了oeo(即频率预估装置和信号检测装置所组成的组成的环腔)。当反射后的混沌光电振荡器射频信号中一阶边带与直接调制到激光器输出光(即光载波信号)上的一阶边带之间存在差值时，光电检测器通过拍频效应产生一个频率等于二者频率差值的射频信号。射频信号再经过频率可调射频放大器放大后反馈输入到射频分束器、射频分析仪和低噪声放大器中，完成整个环路。当调节可调谐光纤布拉格光栅上的旋钮时，光栅的长度发生改变，反射光波长也随之变化。单模光纤可以使得增加了整个环路的延迟量，从而提高了输出射频信号的品质因数。这样，便可以能够在大频率范围内高灵敏检测未知微弱雷达信号，比传统电子学方法的检测带宽大，检测灵敏度高，能够检测出-70dbm的微弱信号。
83.由上述技术方案可以看出，本技术提供了一种信号检测系统，所述系统包括：频率预估装置和信号检测装置；频率预估装置的输出端与所述信号检测装置的输入端连接；所述频率预估装置用于产生若干光载波信号；根据所述若干束光载波信号确定若干射频信号；根据所述若干射频信号，得到估算出入射信号的频率；将所述估算出入射信号的频率通过所述输出端输出；所述信号检测装置用于通过所述输入端获取所述估算出入射信号的频率，以及，产生光载波信号；根据所述估算出入射信号的频率和所述光载波信号，生成混沌光电振荡器射频信号；以及，利用所述混沌光电振荡器射频信号检测出目标信号。本实施例可以实现，利用环境的估算出入射信号的频率和光载波信号生成混沌光电振荡器射频信号，接着，利用混沌光电振荡器射频信号实现目标信号(即微波光子微弱信号)检测，可见，本实施例可以扩大目标信号(即微弱信号)的带宽、减小信号处理时的噪音干扰，也就是可以实现在较大的动态带宽范围内能够实现目标信号(即微弱信号)的接收，改善传统的信号
检测方法工作带宽窄，检测灵敏度低的缺点。
84.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
85.以上所述，仅为本较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。