本文件涉及射频电磁场测量领域，尤其涉及一种宽带连续射频量子场强测量方法及装置。
背景技术：
1、基于里德堡原子的电场测量技术可以将微波电场幅值转化为激光频率的测量，在无线电场强参数的计量中，作为一种颠覆性技术，里德堡原子被众多研究机构认为是下一代场强参数扁平化溯源的方案。然而由于原子能级是离散分布的，只能用于原子共振跃迁离散频率点附近较窄宽带的微波测量，典型带宽低于50mhz，因此限制了里德堡原子在宽频微波的应用，难以实现连续频率测量、而且带宽内频率响应平坦度较差。利用微波共振原子探测方案，由于只有在特定频率响应的特点，无法应用于复杂电磁环境和未知射频信号分析，使其受限于现有工作原理，不具有普适性，难以实现仪器化。
2、因此，需要提供一种宽带连续射频量子场强测量方法及装置。
技术实现思路
1、本说明书提供了一种宽带连续射频量子场强测量方法及装置，用以解决现有技术中法应用于复杂电磁环境和未知射频信号分析，使其受限于现有工作原理，不具有普适性，难以实现仪器化的问题。
2、本发明的一方面，提出了一种宽带连续射频量子场强测量方法，该方法包括：
3、确定里德堡原子能级；
4、制备里德堡原子，并通过施加电场的方式测量里德堡原子的能级移动量；
5、计算目标里德堡原子的极化率，并结合所述能级移动量进行射频电场强度的测量。
6、在一些优选的实施方式中，制备里德堡原子，其方法为：
7、基于所述里德堡原子能级以及里德堡原子制备参数得到耦合光激光的波长，利用得到的所述波长对应的耦合光和探测光的共同激励金属原子，得到里德堡原子。
8、在一些优选的实施方式中，所述能级移动量，其获取方法为：
9、施加电场，根据里德堡原子在电场中发生能级移动和分裂，通过第一方法测量所述能级移动量；所述第一方法包括双光子共振的方法。
10、在一些优选的实施方式中，所述极化率，其获取方法为：
11、获取所述目标里德堡原子的偶极跃迁通道，并基于第二方法计算极化率，所述第二方法包括floquet方法。
12、在一些优选的实施方式中，所述射频电场强度e，其获取方法为：
13、
14、其中，fshift为目标里德堡原子能级的移动变化量，α为目标里德堡原子能级的极化率。
15、本发明的另一方面，提出了一种宽带连续射频量子场强测量装置，基于一种宽带连续射频量子场强测量方法，包括射频场产生装置和量子电场强度测量装置；
16、所述射频场产生装置用于产生射频信号并形成场均匀区，所述场均匀区内设置有所述量子电场强度测量装置中的量子场强探头，所述量子场强探头用于生成里德堡原子并测量所述里德堡原子的能级移动量。
17、在一些优选的实施方式中，所述射频场产生装置包括射频信号源、电磁波传输室、射频定向耦合器和射频功率计；
18、所述射频信号源用于产生射频信号，所述射频信号源与所述射频定向耦合器连接，所述射频定向耦合器与所述电磁波传输室的输入端连接并产生场均匀区；
19、所述射频定向耦合器中的前向功率取样端口和后向功率取样端口分别接入所述射频功率计，所述射频功率计用于获取功率值，将所述功率值乘以耦合系数并作差之后通过所述后向功率取样端口发送至所述射频定向耦合器。
20、在一些优选的实施方式中，所述量子电场强度测量装置还包括量子场强场光源模块和量子场强探测模块；
21、所述量子场强场光源模块和所述量子场强探测模块均与所述量子场强探头连接，所述量子场强场光源模块内设置有探测光和耦合光；所述量子场强探测模块用于接收所述量子场强探头返回的激光信号，并将激光信号的光学信号转化为电学信号，进行光谱识别显示和测量。
22、在一些优选的实施方式中，所述量子场强探头包括探测激光输入端、原子蒸汽室、原子气室耦合端、双波长激光分束器、耦合激光输入端和信号光输出端；
23、所述量子场强场光源模块与所述探测激光输入端连接，所述探测激光输入端用于接收并准直所述探测光后输入至原子蒸汽室，所述原子蒸汽室内充制有金属原子；
24、所述原子蒸汽室与所述原子气室耦合端连接，所述原子气室耦合端与所述双波长激光分束器连接，所述双波长激光分束器与所述耦合激光输入端和所述信号光输出端连接，所述耦合激光输入端用于接收并准直所述耦合光后通过所述原子气室耦合端输入至所述原子蒸汽室，所述信号光输出端与所述量子场强探测模块连接，并进行光电转换之后得到eit光谱图，通过对光谱中峰值信号的频移量进行测量，得到在被测电场下的能级移动量；
25、所述量子场强探测模块与量子场强探头的信号光输出端连接。
26、在一些优选的实施方式中，所述电磁波传输室包括tem室、gtem室或对数周期电线形成的电场环境。
27、本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
28、本发明利用全光纤的量子场强探头放置于狭小空间的tem室进行场强校准，并可以推广至舰船、机载设备、机箱内部、管线管道等小空间内的电场分布，为电磁环境特征提供有效测量工具，也可作为电磁兼容测量的新方案。
29、本发明的全光纤介入式的非金属场强探头具有低的介电常数，对被测电场的扰动小，信号传输为光纤光缆的激光信号，与被测电场互不干扰，能够更真实的还原被测的电场信息。
30、本发明的连续频率的微波量子场强探头可以作为计量的标准探头，无需事先测量探头修正因子即可使用，作为标准器具，去检测tem室、gtem室、同心锥等不同场产生器的场均匀性、场分布特征，并为标准装置的设计和改进提供实测可靠的数据支撑。
31、本发明基于非共振射频与里德堡原子的相互作用模型，用可量化测量的里德堡原子在外加射频电场下的能级频率变化量，反推出射频电场的强度大小。该方案可以实现30mhz～3000mhz范围内的连续不间断电场测量。
1.一种宽带连续射频量子场强测量方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种宽带连续射频量子场强测量方法，其特征在于，制备里德堡原子，其方法为：
3.根据权利要求2所述的一种宽带连续射频量子场强测量方法，其特征在于，所述能级移动量，其获取方法为：
4.根据权利要求3所述的一种宽带连续射频量子场强测量方法，其特征在于，所述极化率，其获取方法为：
5.根据权利要求4所述的一种宽带连续射频量子场强测量方法，其特征在于，所述射频电场强度e，其获取方法为：
6.一种宽带连续射频量子场强测量装置，基于权利要求1-5任一项所述的一种宽带连续射频量子场强测量方法，其特征在于，包括射频场产生装置和量子电场强度测量装置(7)；
7.根据权利要求6所述的一种宽带连续射频量子场强测量装置，其特征在于，所述射频场产生装置包括射频信号源(1)、电磁波传输室(6)、射频定向耦合器(3)和射频功率计(5)；
8.根据权利要求7所述的一种宽带连续射频量子场强测量装置，其特征在于，所述量子电场强度测量装置(7)还包括量子场强场光源模块(71)和量子场强探测模块(72)；
9.根据权利要求8所述的一种宽带连续射频量子场强测量装置，其特征在于，所述量子场强探头(74)包括探测激光输入端(741)、原子蒸汽室(742)、原子气室耦合端(743)、双波长激光分束器(744)、耦合激光输入端(745)和信号光输出端(746)；
10.根据权利要求9所述的一种宽带连续射频量子场强测量装置，其特征在于，所述电磁波传输室(6)包括tem室、gtem室或对数周期电线形成的电场环境。
