[发明专利]一种宽带雷达目标多普勒频移模拟器及实现方法

说明书

本发明提供了一种宽带雷达目标多普勒频移模拟器及实现方法，将微波光子技术引入雷达目标多普勒频移模拟器，构建基于偏振复用‑双平行马增调制器的微波光子多普勒频移模拟系统，使多普勒频移分量对雷达信号进行I/Q调制，产生上频移或下频移的雷达多普勒频移回波信号，进而模拟雷达目标的径向速度；同时通过光偏振角度来调整雷达回波信号的功率，进而模拟雷达目标的相对RCS。本发明雷达信号通过光域处理手段实现多普勒频移，可以有效实现大瞬时带宽、低杂散失真的雷达信号多普勒频移，多普勒频移数值大小、方向、目标数量、回波功率、回波相位均可以调谐。

技术领域

本发明涉及光电领域，尤其是一种多普勒频移模拟器及实现方法。

背景技术

雷达目标模拟器是雷达系统测量的有效工具，可避免复杂、昂贵、耗时的现场测试，另外它也广泛应用于电子对抗系统。雷达目标模拟器通过天线接收雷达信号，并对其进行延时、多普勒频移和功率调节，以模拟虚拟目标的位置距离、径向速度和雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)。目前雷达目标模拟器普遍采用的模拟或数字存储转发方法，核心组成是基于电子技术的变频、调制、数字信号处理、延时和幅相控制。现代雷达目标模拟器的典型需求是在较高的频率下需要数GHz的瞬时带宽，以便提供更高的分辨率，这在电子领域很难实现。近二十多年来，人们已经证明了微波光子技术可以克服电子技术的带宽瓶颈。基于微波光子技术的雷达目标模拟器可利用光子技术大带宽、低频率依赖和抗电磁干扰的优势，避免采用采样率和有效位数受限的模数转换器和数模转换器，为超宽带雷达模拟提供一种更为简单有效的解决方案。但如何通过微波光子技术构建一个大带宽、多普勒频移范围广、杂散抑制能力高的雷达目标多普勒频移模拟器是一个难题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种宽带雷达目标多普勒频移模拟器及实现方法。本发明将微波光子技术引入雷达目标多普勒频移模拟器，构建基于偏振复用(Polarization Division Multiplexing,PDM)-双平行马增调制器(Dual Parallel Mach-Zehnder Modulator,DPMZM)的微波光子多普勒频移模拟系统，使多普勒频移分量对雷达信号进行I/Q调制，产生上频移或下频移的雷达多普勒频移回波信号，进而模拟雷达目标的径向速度；同时通过光偏振角度来调整雷达回波信号的功率，进而模拟雷达目标的相对RCS。该发明具有带宽大、频谱纯度高的特点，可解决雷达目标多普勒频移模拟面临的带宽受限和杂散失真问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种宽带雷达目标多普勒频移模拟器，包括直接数字频率合成器(DirectDigital Synthesizer,DDS)、激光源、PDM-DPMZM、掺铒光纤放大器(Erbium-Doped FiberAmplifier,EDFA)、光滤波器、偏振控制器(Polarization Controller,PC)、起偏器和光电探测器(Photodetector,PD)，DDS的两个输出端口分别通过电缆连接PDM-DPMZM的射频端口，激光源的输出端口连接PDM-DPMZM的光输入端口，PDM-DPMZM的输出端口连接EDFA的输入端口，EDFA的输出端口连接光滤波器的输入端口，光滤波器的输出端口连接PC的输入端口，PC的输出端口连接起偏器的输入端口，起偏器的输出端口连接PD的光输入端口。

所述PDM-DPMZM包含一个光分路器、两个并行的DPMZM(X-DPMZM和Y-DPMZM)和一个偏振合束器(Polarization Beam Combiner,PBC)，其中X-DPMZM内部包含两个并联的子调制器XI和XQ，Y-DPMZM内部包含两个并联的子调制器YI和YQ；进入PDM-DPMZM的光信号被光分路器一分为二，分别进入X-DPMZM和Y-DPMZM，X-DPMZM和Y-DPMZM输出的光信号共同输入PBC实现偏振复用，偏振复用信号从PDM-DPMZM调制器输出；DDS的两个输出端口分别通过电缆连接XI和XQ的射频端口，待处理的雷达射频(Radio Frequency,RF)信号通过电缆连接到YI的射频端口，YQ射频端口空载。