基于光子混频的微波频率测量技术

提出了一种基于光子混频的光子学微波频率测量方法.方法采用可调微波延时线控制射频(RF)通道与光通道之间延时,利用两个级联马赫曾德调制器(MZM)进行光子混频,进而建立微波频率与直流光功率之间关系.通过仿真与分析,合理设计RF通道与光通道之间延时,优化了系统频率测量范围.仿真结果表明,光通道延时与RF通道1的延时差△τ1选取在15 ps附近,两个RF通道之间延时差△τ选择在20 ps附近时,对于1～6 GHz范围的频率测量较为合适.实验中,采用矢量网络分析仪对延时进行测量,得到△τ1为17.7 ps,△τ为16.9 ps.测试结果表明,在1～6 GHz频率下,系统测量精度在±0.2 GHz以内.系统的测量误差主要来自于矢量网络分析仪对相位测量的不确定度,以及激光器输出光功率的波动,通过采取相应的措施可以提高系统测量精度.本文方法为微波频率测量提供了一种低成本光子学解决手段.