[发明专利]光学产生微波相位编码信号的装置

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术领域及光通信技术领域，尤其涉及一种光学产生微波相位编码信号的装置。

背景技术

随着雷达技术的迅猛发展，对雷达的作用距离、分辨能力和测量精度等的要求也越来越高。雷达的分辨理论表明：在保证一定信噪比并实现最佳处理的前提下，测距精度和距离分辨力主要取决于信号的频谱结构，它要求信号具有大的带宽；测速精度和速度分辨力取决于信号的时间结构，它要求信号具有大的时宽。因此，要使雷达系统作用距离远，又具有高的测距、测速精度和好的距离、速度分辨力，首先发射信号必须是大带宽、长脉冲的形式，即雷达信号应具有大的时宽带宽乘积。单载频矩形脉冲雷达信号的带宽是时宽的倒数，其时宽带宽积是一个常量(约为1)，大时宽和大带宽往往不可兼得。

脉冲压缩雷达通过发射宽脉冲以提高发射信号的平均功率，保证足够的最大作用距离，同时保证其测速精度和速度分辨力，而在接收时则采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲，以提高测距精度和距离分辨力，从而较好地解决了作用距离和分辨能力之间的矛盾。脉冲压缩技术产生的脉冲信号时宽带宽积可以远大于1，基于脉冲压缩技术的脉冲压缩雷达同时具有作用距离远、高测距、测速精度和好的距离、速度分辨力，成为了现代雷达的首选技术。具有大时宽带宽积的信号通常被称作脉冲压缩信号，相位编码或频率调制的微波信号是脉冲压缩雷达系统中最常用的脉冲压缩信号。

随着雷达技术的不断发展，现代雷达系统的工作频率也在向更高的频段不断发展，如Ka波段(27-40GHz)、U波段(40-60GHz)、V波段(60-80GHz)和W波段(80-100GHz)甚至更高(至300GHz)。传统的电域生成相位编码或频率调制的微波信号方式受电子器件速率瓶颈和带宽的限制，对于高频信号的生成成本极高或者不能生成，且时宽带宽积受限，系统的可重构性和频率可调性差，不能很好的满足实际需求。通过光学方法生成相位编码或频率调制的微波信号，可以克服电域生成方法的缺点，生成极高频率的信号的同时达到极大的时宽带宽积，且系统具有可重构性和频率可调性。

已经有很多研究成果涉及到通过微波光子方法生成相位编码微波信号。早期的基于空间光调制器的方法具有很高的灵活性和可重构性，但由于光在自由空间传输，系统十分复杂且损耗很高。为了克服这些缺点，出现了基于马赫曾德尔干涉仪和萨格纳克干涉仪的全光纤方案，但由于使用了干涉仪结构，会造成系统稳定性的下降。基于保偏光纤和偏振调制器的方案系统稳定，利用保偏光纤使经强度调制器调制的两个光边带偏振正交，再通过偏振调制器对两个正交的光边带进行相位调制，经光电探测器拍频检测后就可以生成相位编码信号，但是对于特定长度的保偏光纤，正交的两个光边带的波长间隔是固定的，这就使其频率不可调，限制了应用范围。通过使用保偏光纤布拉格光栅替代保偏光纤，可以实现相位编码信号的生成，且具有一定的频率可调范围，但其频率可调范围受到保偏光纤布拉格光栅带宽的限制。为了进一步提高频率可调范围，出现了基于级联偏振调制器和单个偏振调制器的方案，这些方案产生微波相位编码信号的频率可调范围只受到偏振调制器带宽的限制。以上方法均只能产生二进制相位编码信号，为了产生多进制相位编码信号，一种基于光电振荡器的任意波形生成系统被提出，该方法可以生成频率可调的二进制和四进制相位编码信号，但该方案的频率可调范围受到系统中使用的相移光纤布拉格光栅的限制，且由于系统频率调谐是通过改变光信号波长实现的，其长期工作稳定度受光源波长稳定度的限制。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的问题，本发明提出了一种光学产生微波相位编码信号的装置，利用该装置可以产生二进制、四进制或者多进制的相位编码微波信号，产生的相位编码微波信号的频率可调范围大，只受到双平行马赫-曾德尔调制器带宽的限制，且生成的相位编码信号具有极大的时宽带宽积。