[实用新型]一种大带宽激光测风雷达系统

说明书

本专利属于激光测风雷达领域，具体为一种大带宽激光测风雷达系统。系统包括光源、第一分束器、第一移频器、第二移频器、隔离器、放大滤波器、环形器、天线、第二分束器以及信号处理电路；光源进入第一分束器的输入端，从第一分束器的输出端分别进入第一移频器的输入端和第二分束器输入端；第一移频器输出端连接第二移频器的输入端，第二移频器的输出端与隔离器的输入端连接，隔离器的输出端与放大滤波器的输入端连接，放大滤波器的输出端与环形器的输入端连接；环形器的输入端连接天线和第二分束器的输入端；第二分束器的输出端连接信号处理电路。本专利提高了声光移频的消光比，在保证插入损耗下，较大提高了激光测风距离分辨率和可调带宽范围。

技术领域

本专利属于激光测风雷达领域，具体为一种大带宽激光测风雷达系统。

背景技术

测风雷达作为一种重要的大气信息遥测系统，其工作原理是向大气中发射高频率稳定性激光光束，激光与空气中颗粒物或气溶胶相互作用产生后向散射回波光信号，光信号被激光雷达信号收发系统手机后，经过光电探测器实现光电信号转换；通过对电信号的频谱分析，即可判断出风速变化带来的激光频率的变化量即多普勒频移，从而获得待测空域大气风速信息。

激光测风雷达与传统测风雷达相比具有工作频率高、波束窄、分辨率高、非接触测量等一系列优异性能和特点，在高精度风场测量方面具有明显的技术优势。逐渐成为研究风场测量最前沿的技术手段。根据线性调频连续波激光雷达最佳距离分辨率公式：ΔR＝C/2B；其中ΔR为线性调频连续波激光雷达最佳距离分辨率，C为真空中的光速，B为移频器扫描带宽。由公式可以看出，扫描带宽越宽，激光雷达的距离分辨率越高。

现有的激光测风雷达普遍采用一个或者两个固定移频量的光纤声光移频器产生移频。如朱吉等人提出的《基于差频原理的声光移频器》(朱吉,傅礼鹏,吴中超,王智林.基于差频原理的声光移频器[J].压电与声光,2014,36(04):535-537.)，通过采用两个声光移频器，按照差频原理实现了低于20MHz的移频频率，但其可调带宽很小，且只能在中心频率范围内的某个频率点实现固定移频，移频带宽只有几MHz，距离分辨率较差。

实用新型内容

针对现有激光测风雷达可调带宽小，距离分辨率不高的情况。本专利采用两个光纤声光移频器(也即第一移频器和第二移频器)差频的方式。而且每个光纤声光移频器在中心频率±10MHz可调，插入损耗在±10MHz范围内波动≤ 0.5dB。

为了实现上述目的，本专利采用的技术方案如下：

一种大带宽激光测风雷达系统，所述系统包括光源、第一分束器、第一移频器、第二移频器、隔离器、放大滤波器、环形器、天线、第二分束器以及信号处理电路；

所述光源进入第一分束器的输入端，第一分束器的输出端分别连接第一移频器的输入端和第二分束器输入端；第一移频器输出端连接第二移频器的输入端，第二移频器的输出端与隔离器的输入端连接，隔离器的输出端与放大滤波器的输入端连接，放大滤波器的输出端与环形器的输入端连接；环形器的输入端分别连接天线与第二分束器的输入端；第二分束器的输出端连接信号处理电路。

进一步的，所述第一移频器与第二移频器产生相反移频，即若第一移频器产生正移频，则第二移频器产生负移频；若第一移频器产生负移频，则第二移频器产生正移频。

优选的，所述第一移频器通过调节第一驱动器，所述第二移频器通过调节第二驱动器，分别进行矢量匹配，从而分别进行移频。

优选的，所述系统还包括采用与系统一致的同一时钟的第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器输出端连接第一移频器，所述第二驱动器输出端连接第二移频器。