[发明专利]基于多路光参考信号的微波光子雷达探测方法、装置

说明书

本发明公开了一种基于多路光参考信号的微波光子雷达探测方法，将低频电信号调制于由多路波长不同的光载波所组合成的一束光载波组，生成包含多路光载电信号的调制光信号，将所述调制光信号分为两路，以其中一路生成宽带的射频探测信号；为另一路调制光信号中的每路光载电信号赋予不同的延时后，分别以每路光载电信号作为光参考信号对雷达回波进行光域正交去斜处理，得到多组同相和正交的低频去斜信号；将所述多组低频去斜信号进行融合，完成对各组去斜信号对应探测范围的拼接。本发明还公开了一种基于多路光参考信号的微波光子雷达探测装置。本发明可利用低成本的低速光电转换与数字接收模块实现微波光子雷达探测范围的大幅扩展。

技术领域

本发明涉及一种微波光子雷达探测方法，尤其涉及一种基于多路光参考信号的微波光子雷达探测方法、装置。

背景技术

微波光子雷达是一种新体制微波雷达。它通过电光、光电转换将经典雷达射频前端中的宽带波形产生、信号倍频、上下变频、幅度相位延时控制等功能转到光域实现，可使光子技术承载带宽大、传输损耗低、抗电磁干扰等诸多优点融合进雷达射频前端。由于能够突破现有电子射频前端的发展瓶颈，微波光子雷达是实现雷达收发机瞬时带宽拓展的一种重要技术途径，在反隐身、低截获、高分辨成像等宽带雷达系统中具有广阔的应用前景。

在目前报道的多种微波光子雷达收发机结构中，光域去斜接收是一类较为成熟的方案。这类方案将雷达接收到的宽带回波与参考宽带信号混频，即进行去斜处理。这样，回波信号的带宽被大幅压缩，用低速数字接收模块即可处理。在这类方案中，去斜所得信号的频率与回波和参考信号间的时间差成正比。这意味着，光电探测器的响应带宽和低速数字接收模块的处理带宽决定了此类雷达有效探测距离最大值和最小值的差，即探测范围。若要实现探测范围的拓展，系统需要采用带宽更大的光电探测器，以及速率更高的数字接收模块，这将显著增加系统的成本，并可能需要在接收灵敏度和信号模数转化位数等指标上进行权衡。另一方面，更大的探测范围将增大回波与单一参考信号间的相对延时，加剧两信号间的包络错位。这将缩小有效的信号带宽，导致雷达距离分辨率的恶化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有去斜接收型微波光子雷达所存在的不足，提供一种基于多路光参考信号的微波光子雷达探测方法，可利用低成本的低速光电转换与数字接收模块实现微波光子雷达探测范围的大幅扩展。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

基于多路光参考信号的微波光子雷达探测方法，将低频电信号调制于由多路波长不同的光载波所组合成的一束光载波组，生成包含多路光载电信号的调制光信号，将所述调制光信号分为两路，以其中一路生成宽带的射频探测信号；为另一路调制光信号中的每路光载电信号赋予不同的延时后，分别以每路光载电信号作为光参考信号对雷达回波进行光域正交去斜处理，得到多组同相和正交的低频去斜信号；将所述多组低频去斜信号进行融合，完成对各组去斜信号对应探测范围的拼接。

优选地，所述光域正交去斜处理具体如下：利用偏分复用马赫曾德尔调制器的其中一个偏振态的子调制器将雷达回波调制于光参考信号上，并令该子调制器偏置在最小传输点，同时令偏分复用马赫曾德尔调制器的另一个偏振态的子调制器偏置于最大传输点，并将该子调制器调制端口空置，得到多路双偏振光载回波信号；对每一路双偏振光载回波信号，利用偏振分束器将其中两个偏振态上的信号分开，然后分别送入90°光混合耦合器的两个输入端口，最后对90°光混合耦合器的两对差分输出信号分别进行平衡光电探测，得到同相和正交的一对低频去斜信号。

进一步地，在光域正交去斜处理过程中，通过波分复用的方式，使用一个偏分复用马赫曾德尔调制器同时实现对多路光参考信号的调制。

优选地，所述光域正交去斜处理具体如下：将雷达回波分别电光调制于组成所述光载波组的每一路光载波上，得到多路光载回波信号；对每一路光载回波信号，将其与相对应的光参考信号分别送入90°光混合耦合器的两个输入端口，并对90°光混合耦合器的两对差分输出信号分别进行平衡光电探测，得到同相和正交的一对低频去斜信号。