檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用低頻方波信號調(diào)制可調(diào)諧DBR激光器，輸出波長周期性變化的光信號。該光信號分別經(jīng)過未延時和四分之一周期延時的光路后合波并在光電探測器中拍頻，輸出經(jīng)過低頻方波信號調(diào)制后的微波信號。該微波信號經(jīng)過待測檢波器響應(yīng)后輸入到鎖相放大器中，利用鎖相放大器檢測低頻方波信號幅值隨微波信號頻率變化的規(guī)律，就可以得到待測檢波器的頻率響應(yīng)特性。
【專利說明】檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電儀器測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]檢波器是檢出波動信號中某種有用信息的裝置，用于識別波、振蕩或信號存在或變化的器件。檢波器廣泛用于設(shè)計和生產(chǎn)測試，也可作為測試系統(tǒng)信號接口單元的內(nèi)部元件，在許多測試和測量應(yīng)用中都可以用到，例如電源監(jiān)視、視頻檢波、掃描傳輸和反射測量等。因此，通過測量檢波器相關(guān)參數(shù)，對于提高系統(tǒng)性能、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大有裨益。
[0003]頻率響應(yīng)是檢波器非常重要的參數(shù)指標，表征檢波器處理不同頻率信號的能力。目前，測量檢波器頻率響應(yīng)的方法主要是網(wǎng)絡(luò)分析儀掃頻法，該方法原理簡單、快速直觀，但是整臺測試設(shè)備價格不菲，而且測試帶寬越高，其價格越貴。我國還不能自行生產(chǎn)測試帶寬較高的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(50GHz)，由于其可用于檢驗、測試的器件可用于軍事、衛(wèi)星成像等領(lǐng)域，因此此類設(shè)備普遍被西方發(fā)達國家禁運。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，以在不使用網(wǎng)絡(luò)分析儀的情況下表征檢波器頻率響應(yīng)特性。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)。該檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)包括:波形發(fā)生器，用于產(chǎn)生頻率分別為f和2f的兩路周期性方波信號，該周期性方波信號的低電平為\，高電平為Vh ;可調(diào)諧DBR激光器，其相區(qū)電流輸入端與所述波形發(fā)生器的輸出端電性連接，用于利用所述頻率為f的周期性方波信號改變自身相區(qū)電流實現(xiàn)對輸出光波長的調(diào)諧，產(chǎn)生波長λ周期性變化的激光；第一 50/50光耦合器，用于將所述可調(diào)諧DBR激光器輸出的波長周期性變化的激光分為兩束；光纖延時線，用于對兩激光束中的一束進行1/4周期延時；第二 50/50光耦合器，用于將未經(jīng)延時的激光束與經(jīng)過1/4周期延時的激光束進行合束并耦合；光電探測器，用于將合束并耦合的光信號拍頻后轉(zhuǎn)化為電信號；微波功率分束器，用于將所述光電探測器的輸出電信號分為兩部分，其中一部分送入頻譜儀，另一部分進入待測檢波器；頻譜儀，用于檢測輸入信號的頻率Ub ;鎖相放大器，其待測信號輸入端與待測檢波器的輸出端相連接，其參考信號輸入端與所述波形發(fā)生器的另一輸出端電性連接，用于利用波形發(fā)生器產(chǎn)生的頻率為2f的周期性方波信號，從待測檢波器的輸出信號中讀出頻率為2f的信號幅值V1 ;控制器，用于控制所述波形發(fā)生器輸出周期性方波信號的低電平'或高電平Vh其中之一變化，根據(jù)以下關(guān)系式獲取待測檢波器的頻率響應(yīng)特性F2(ub) =1gF2(Ub) = 1gVrC2-1ogF1 (ub)，其中，F(xiàn)1 (ub)為光電探測器的頻率響應(yīng)，C2為一常數(shù)。
[0008](三)有益效果[0009]本發(fā)明檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)不需要價格昂貴的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，通過拍頻法可以產(chǎn)生高帶寬的測試信號，具有成本低，測量精度高、測量帶寬大的優(yōu)點?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例測量檢波器頻率響應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為圖1所不系統(tǒng)中光I禹合器輸出兩光路中(a)未延時和(b) 1/4周期延時的光波長隨時間變化圖；
[0012]圖3為圖1所示系統(tǒng)中光電探測器輸出波形示意圖；
[0013]圖4為圖1所示系統(tǒng)中待測檢波器輸出波形示意圖；
[0014]圖5為圖1所不系統(tǒng)中待測檢波器頻率響應(yīng)曲線圖。
[0015]【本發(fā)明主要元件符號說明】
[0016]1-波形發(fā)生器；2-可調(diào)諧DBR激光器；
[0017]3-驅(qū)動源； 4-第一 50/50光稱合器；
[0018]5-光纖延時線；6-第二 50/50光稱合器；
[0019]7-光電探測器；8-微波功率分束器；
[0020]9-待測檢波器；10-鎖相放大器；
[0021]11-頻譜儀；12-控制器。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0023]本發(fā)明提供了一種檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用低頻方波信號調(diào)制可調(diào)諧DBR激光器，輸出波長周期性變化的光信號。該光信號分別經(jīng)過未延時和四分之一周期延時的光路后合波并在光電探測器中拍頻，輸出經(jīng)過低頻方波信號調(diào)制后的微波信號。該微波信號經(jīng)過待測檢波器響應(yīng)后輸入到鎖相放大器中，利用鎖相放大器檢測低頻方波信號幅值隨微波信號頻率變化的規(guī)律，就可以得到待測檢波器的頻率響應(yīng)特性。
[0024]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)。圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例測量檢波器頻率響應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如I所示，本實施例檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)包括:
[0025]波形發(fā)生器1、可調(diào)諧DBR激光器2、第一 50/50光稱合器4、光纖延時線5、第二50/50光耦合器6、光電探測器7、微波功率分束器8、鎖相放大器10、頻譜儀11和控制器12。
[0026]以下分別對本實施例測量檢波器頻率響應(yīng)系統(tǒng)的各個組成部分進行詳細說明。
[0027]波形發(fā)生器I產(chǎn)生頻率分別為UP 2f，占空比為50%的兩低頻周期性方波信號，該周期性方波信號的低電平為\，高電平為VH。
[0028]其中，波形發(fā)生器I輸出波形應(yīng)當十分穩(wěn)定，即輸出波形的頻率和電平值應(yīng)當穩(wěn)定。其中，周期性方波信號的頻率與光纖延時線的長度有關(guān)，當光纖延時線的長度很短時，該頻率必須很大，而該光纖延時線的長度較長時，該頻率就可以適當縮小。
[0029]本實施例中，光纖延時線10km，頻率f取5kHz。但本發(fā)明并不以此為限。一般情況下，該頻率f的范圍應(yīng)當介于IkHz-1MHz之間。此外，該周期性方波信號的低電平八的幅值介于900~1000mV之間，高電平Vh的幅值介于1000~2000mV之間。
[0030]可調(diào)諧DBR激光器2的相區(qū)電流輸入端通過導(dǎo)線與波形發(fā)生器I的輸出端電性連接，其通過利用上述頻率為f的低頻周期性方波信號改變相區(qū)電流實現(xiàn)對輸出光波長的調(diào)諧，產(chǎn)生波長周期性變化的激光。其中，X1S低電平控制下，可調(diào)諧DBR激光器2輸出激光的波長，λ 2為高電平控制下，可調(diào)諧DBR激光器2輸出激光的波長。
[0031]本實施例中，可調(diào)諧激光器2的輸出光功率和波長應(yīng)當十分穩(wěn)定，波長在小范圍內(nèi)應(yīng)精密連續(xù)可調(diào)，且線寬應(yīng)盡可能窄。一般情況下，該可調(diào)諧激光器2產(chǎn)生激光的波長λ介于1563.3~1563.6nm之間。
[0032]驅(qū)動源3的輸出端通過導(dǎo)線與可調(diào)諧DBR激光器2相連接，用于為可調(diào)諧DBR激光器2提供工作電流。
[0033]第一 50/50光稱合器4和第二 50/50光稱合器6,分別用于對光信號進行分束和合束；光纖延時線5,連接于50/50光稱合器4和5之間,用于對一路光信號進行延時。
[0034]其中，第一 50/50光耦合器4通過光纖與可調(diào)諧激光器2相連接，用于將可調(diào)諧DBR激光器2輸出的激光分為兩束。
[0035]第二 50/50光稱合器6的兩輸入端中，第一輸入端與第一 50/50光稱合器4的第一輸出端直接通過光纖連接，第二輸入端與第一 50/50光I禹合器4的第二輸出端通過光纖延時線5相連接。未經(jīng)延時的第一束激光與經(jīng)過四分之一周期延時的激光在第二 50/50光耦合器中合束并耦合。
[0036]本實施例中，光纖延時線5為標準單模光纖,其長度為cT/ (4n),其中c為光速，
【權(quán)利要求】
1.一種檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，其特征在于，包括: 波形發(fā)生器，用于產(chǎn)生頻率分別為f和2f的兩路周期性方波信號，該周期性方波信號的低電平為 '，高電平為Vh; 可調(diào)諧DBR激光器，其相區(qū)電流輸入端與所述波形發(fā)生器的輸出端電性連接，用于利用所述頻率為f的周期性方波信號改變自身相區(qū)電流實現(xiàn)對輸出光波長的調(diào)諧，產(chǎn)生波長λ周期性變化的激光； 第一 50/50光耦合器，用于將所述可調(diào)諧DBR激光器輸出的波長周期性變化的激光分為兩束； 光纖延時線，用于對兩激光束中的一束進行1/4周期延時； 第二 50/50光耦合器，用于將未經(jīng)延時的激光束與經(jīng)過1/4周期延時的激光束進行合束并稱合； 光電探測器，用于將合束并耦合的光信號拍頻后轉(zhuǎn)化為電信號； 微波功率分束器，用于將所述光電探測器的輸出電信號分為兩部分，其中一部分送入頻譜儀，另一部分進入待測檢波器； 頻譜儀，用于檢測輸入信號的頻率ub; 鎖相放大器，其待測信號輸入端與待測檢波器的輸出端相連接，其參考信號輸入端與所述波形發(fā)生器的另一輸出端電性連接，用于利用波形發(fā)生器產(chǎn)生的頻率為2f的周期性方波信號，從待測檢波器的輸出信號中讀出頻率為2f的信號幅值V1 ； 控制器，用于控制所述波形發(fā)生器輸出周期性方波信號的低電平'或高電平Vh其中之一變化，根據(jù)以下關(guān)系式獲取待測檢波器的頻率響應(yīng)特性F2( ub):1ogF2Ob) = 1gV1-C2-1ogF1 ( ub) 其中，F(xiàn)1 ( ub)為光電探測器的頻率響應(yīng)，C2為一常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述波形發(fā)生器產(chǎn)生周期性方波信號的占空比為50%，頻率f介于IkHz~IMHz之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述波形發(fā)生器產(chǎn)生周期性方波信號的低電平\的幅值介于900~1000mV之間，高電平Vh的幅值介于1000 ~2000mV 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)諧DBR激光器產(chǎn)生激光的波長λ介于1563.3~1563.6nm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖延時線的長度為IOkm~50km。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述頻譜儀檢測到的信號頻率Ub滿足:
c c
Ub ηλ^ //x, 其中，c為真空中光速，η為光纖和光纖延時線折射率，λ i為低電平控制下，所述可調(diào)諧DBR激光器輸出激光的波長，λ 2為高電平控制下，所述可調(diào)諧DBR激光器輸出激光的波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的檢波器頻率響應(yīng)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述波形產(chǎn)生器、可調(diào)諧DBR激光器之間通過導(dǎo)線連接； 所述可調(diào)諧DBR激光器、第一 50/50光稱合器、第二 50/50光稱合器、光纖延時線、光電探測器之間通過光纖連接。 所述光電探測器、微波功率分束器、頻譜儀、待測檢波器、鎖相放大器、波形發(fā)生器、控制器之間通過射頻連接線連 接。
【文檔編號】G01D18/00GK103512607SQ201310484580
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】祝寧華, 鄧曄, 劉建國, 李明, 陳偉 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所