一种基于光纤延迟线的鉴频方法及系统与流程

本发明涉及频率测量技术领域，尤其涉及一种基于光纤延迟线的鉴频方法及系统。

背景技术：

鉴频器用于将输出信号电压与输入信号频率相对应，在高速通信系统的频移键控和相移键控编码中广泛使用鉴频器进行信号解调、在自动频率控制环路中产生误差信号的鉴频器，此外，鉴频器在光微波信号产生技术及高频信号延迟领域也广泛应用。基于外差技术的鉴频延迟线法为广泛使用的测频方法，利用了光纤的低损耗传输特性，克服了长延迟距离损耗问题，基于光纤延迟线的鉴频装置应用广泛。但是，由于常规的鉴频光纤延迟线对系统中的光源噪声有一定要求，选用光源时需要折中考虑光源的相对强度噪声、光源频率噪声及光源输出功率等指标，以满足设计需要。而现有的激光技术下，强度噪声指标好的激光器往往输出功率达不到系统要求，延迟线鉴频器灵敏度指标下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于光纤延迟线的鉴频方法，用于提高激光器的输出功率，提高盐池县鉴频器的灵敏度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提供一种基于光纤延迟线的鉴频方法，包括：

在输入电信号驱动下对第一光信号进行光电转换和光电调制，生成输出光电信号，对所述输出光电信号进行延时，对延时后的输出光电信号进行解调，得到第一电信号；

对第二光信号进行延时，在输入电信号作用下对延时后的第二光信号进行光电转换和光电调制，得到延时光电信号，对延时光电信号进行解调，得到第二电信号；

对所述第一电信号和第二电信号进行相位检测，输出鉴频信号。

与现有技术相比，本发明提供的基于光纤延迟线的鉴频方法，通过对输入电信号在两个通道中分别进行光调制及延时和检相，且两个通道采用同一个光纤延迟线及双端口电光调制器，极大减小了鉴频器输出信号所引入的系统附加噪声；延时线鉴频器性能不再依赖光源强度噪声指标的影响，大大提高了鉴频器的性价比；上述可用于无参考源时微波毫米波相位噪声检测系统中的鉴频延迟线的设计，系统信噪比不受光源指标的限制，改善了相位检测系统的灵敏度。

本发明还提供一种基于光纤延迟线的鉴频系统，包括电光调制器、光线延迟线、第一光电探测器、第二光线探测器和检相器；

所述光电调制器，用于在输入电信号驱动下对第一光信号进行光电转换和光电调制，生成输出光电信号；

所述光纤延迟线，用于对所述光电信号和第二光信号进行延时，将延时后的输出光电信号传输至所述第二光电探测器，将延时后的第二光信号传输至所述光电调制器；

所述光电调制器，还用于在输入电信号驱动下对延时后的第二光信号进行光电转换和光电调制，生成延时光电信号；

所述第一光电探测器，用于对延时光电信号进行解调，得到第二电信号；

所述第二光电探测器，用于对延时后的输出光电信号进行解调，得到第一电信号；

所述检相器，用于对所述第一电信号和第二电信号进行相位检测，输出鉴频信号。

与现有技术相比，本发明提供的基于光纤延迟线的鉴频系统的有益效果与上述技术方案所述基于光纤延迟线的鉴频方法的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中基于光纤延迟线的鉴频方法的示意性流程图；

图2为本发明实施例中基于光纤延迟线的鉴频系统的示意性框图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

基于外差技术的鉴频延迟线法为广泛使用的测频方法，其中，传统的鉴频延迟线基于电学传输系统，当鉴频响应频率很小时，要求延迟线鉴频延迟长度很长，使鉴频系统功耗过高，系统信噪比极差。利用光纤的低损耗传输特性，克服了长延迟距离损耗问题，基于光纤延迟线的鉴频装置应用广泛。但是，由于常规的鉴频光纤延迟线对系统中的光源噪声有一定要求，选用光源时需要折中考虑光源的相对强度噪声、光源频率噪声及光源输出功率等指标,以满足设计需要。相对强度噪声使延迟线信噪比恶化，影响延迟线鉴频系统性能。而现有的激光技术下，强度噪声指标好的激光器往往输出功率达不到系统要求，延迟线鉴频器灵敏度指标下降。

详见图1，本发明实施例提供的基于光纤延迟线的鉴频方法，包括：

步骤s10，在输入电信号驱动下对第一光信号进行光电转换和光电调制，生成输出光电信号，对输出光电信号进行延时，对延时后的输出光电信号进行解调，得到第一电信号；

步骤s20，对第二光信号进行延时，在输入电信号作用下对延时后的第二光信号进行光电转换和光电调制，得到延时光电信号，对延时光电信号进行解调，得到第二电信号；

步骤s30，对第一电信号和第二电信号进行相位检测，输出鉴频信号。

具体实施时：

基于光纤延迟线的鉴频方法分为2个通道，在第一通道中，第一光信号在输入电信号驱动下进行光电转换和光电调制，生成输出光电信号，对输出的光电信号进行延时操作，会得到延时后的输出光电信号，并对延时后的输出光电信号进行输出，后续会对延时后的输出光电信号进行解调，得到第一电信号；

在第二通道中，会首先对第二光信号进行延时，延时后的第二光信号在输入电信号作用下进行光电转换和光电调制，得到延时光电信号，后续会对延时光电信号进行解调，得到第二电信号；

最终对第一电信号和第二电信号进行相位检测，输出鉴频信号。

与现有技术相比，本发明提供的基于光纤延迟线的鉴频方法，通过对输入电信号在两个通道中分别进行光调制及延时和检相，且两个通道采用同一个光纤延迟线及双端口电光调制器，极大减小了鉴频器输出信号所引入的系统附加噪声；延时线鉴频器性能不再依赖光源强度噪声指标的影响，大大提高了鉴频器的性价比；上述可用于无参考源时微波毫米波相位噪声检测系统中的鉴频延迟线的设计，系统信噪比不受光源指标的限制，改善了相位检测系统的灵敏度。

作为一种可实施方式，在在输入电信号驱动下对第一光信号进行光电转换和光电调制，生成输出光电信号，对输出光电信号进行延时，对延时后的输出光电信号进行解调，得到第一电信号之前，还包括：

生成光信号，对光信号进行拆分，得到第一光信号和第二光信号。

通过对生成光信号的拆分，能够将相同形式的第一光信号和第二光信号传输至第一通道和第二通道内进行光信号处理操作，也保证了输出光信号的统一性。

作为一种可实施方式，在输入电信号驱动下对第一光信号进行光电转换和光电调制之前，以及生成输出光电信号，对输出光电信号进行延时之后，对延时后的输出光电信号进行解调，得到第一电信号之前，还包括：

对延时后的输出光电信号进行反向隔离和定向输出。

确保了输出光电信号的单方向单通道传输，避免了输出光电信号传输过程中对其余通道信号的干扰，确保了最终结果的准确性。

作为一种可实施方式，对第二光信号进行延时之前，以及在输入电信号作用下对延时后的光信号进行光电转换和光电调制，得到延时光电信号之后，对延时光电信号进行解调，得到第二电信号之前，还包括；

对延时光电信号进行反向隔离和定向输出。

确保了延时光电信号的单方向单通道传输，避免了延时光电信号传输过程中对其余通道信号的干扰，确保了最终结果的准确性。

作为一种可实施方式，对第一电信号和第二电信号进行相位检测，包括：

对第一电信号和第二电信号进行相位差运算。

通过对第一电信号和第二电信号进行的相位差运算，能够准确的确定出第一电信号和第二点信号间的相位差，并根据相位差输出鉴频信号。

详见图2，本发明实施例还提供了一种基于光纤延迟线的鉴频系统，包括电光调制器105、光线延迟线106、第一光电探测器107、第二光线探测器108和检相器109；

光电调制器105，用于在输入电信号驱动下对第一光信号进行光电转换和光电调制，生成输出光电信号；

光纤延迟线106，用于对输出光电信号和第二光信号进行延时，将延时后的输出光电信号传输至第二光电探测器108，将延时后的第二光信号传输至光电调制器105；

光电调制器105，还用于在输入电信号驱动下对延时后的第二光信号进行光电转换和光电调制，生成延时光电信号；

第一光电探测器107，用于对延时光电信号进行解调，得到第二电信号；

第二光电探测器108，用于对延时后的输出光电信号进行解调，得到第一电信号；

检相器109，用于对第一电信号和第二电信号进行相位检测，输出鉴频信号。

作为一种可实施方式，鉴频系统还包括激光器101和光分束器102；

激光器101，用于发射激光信号；

光分束器102，用于将激光信号分成第一光信号和第二光信号。

通过对生成光信号的拆分，能够将相同形式的第一光信号和第二光信号传输至第一通道和第二通道内进行光信号处理操作，也保证了输出光信号的统一性。

作为一种可实施方式，鉴频系统还包括第一光环行器103；

第一光环行器103，用于对第一光信号和延时光电信号进行反向隔离，将第一光信号定向输出至光电调制器105；

将延时光电信号定向输出至第一光电探测器107。

确保了输出光电信号的单方向单通道传输，避免了输出光电信号传输过程中对其余通道信号的干扰，确保了最终结果的准确性。

作为一种可实施方式，鉴频系统还包括第二光环行器104；

第二光环行器104，用于对第二光信号和延时后的输出光电信号进行反向隔离，将第二光信号定向输出至光纤延迟线106；

将延时后的输出光电信号定向传输至第二光电探测器108。

确保了延时光电信号的单方向单通道传输，避免了延时光电信号传输过程中对其余通道信号的干扰，确保了最终结果的准确性。

作为一种可实施方式，检相器还用于对第一电信号和第二电信号进行相位差运算。

通过对第一电信号和第二电信号进行的相位差运算，能够准确的确定出第一电信号和第二点信号间的相位差，并根据相位差输出鉴频信号。

激光器101输出光经过光分束器102后分为两路信号传输，即a路和b路，其中a路信号传输方向用细线表示，b路信号传输方向用粗线表示；

光分束器102输出的a路信号经过第一光环形器103进行隔离和定向传输控制后，传输至具有互易性的电光调制器105，电光调制器105在输入电信号vin驱动下进行光电转换和电光调制，并将加载了电信号的光信号输入光纤延迟线106；光纤延迟线106将经过电光调制器105调制的光信号进行延时，光纤延迟线106输出信号为加载了电输入信号信息并进行了延时的调制光信号，光纤延迟线106输出的调制延时信号经过第二光环形器104的反向隔离及定向传输特性输出至第二光电探测器108；第二光电探测器108将a路输入的调制光信号转换为电信号，并解调出经过延时的a路电信号，经过解调的a路电延迟信号输入检相器109进行相位检测；

光分束器102输出的b路信号经第二光环形器104进行隔离和定向传输控制后，首先经过光纤延迟线106对光信号进行延时，然后输入电光调制器105，电光调制器105在输入电信号vin驱动下进行光电转换和信号调制，光调制信号经过第一光环形器103的反向隔离及定向传输特性输出至第一光电探测器107；第一光电探测器107将b路输入的光调制信号转换为电信号，并解调出b路电信号，经过解调的b路电信号输入检相器109进行相位检测。由于b路信号在电光转换和调制前经过了延时线，因此，b路信号只对光信号有延时作用，而对b路传输的电信号无延时作用。

经过光电探测器解调输出的电信号经过检相器109进行相位检测，输出鉴频信号。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。