[发明专利]射频多啁啾线性调频步进信号生成方法及装置

说明书

本发明公开了一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，利用光开关将单频连续光载波转换为周期性光脉冲信号后输入循环移频环路；将线性调频电脉冲信号输入循环移频环路中的被设置为抑制载波单边带调制模式的电光调制器，并令以下条件得到满足：T_pw和T_pp分别为周期性光脉冲信号的脉宽和周期，T_OFSL为光信号在环路中循环一次所引入的延时，N为大于1的整数，表示在一个脉冲周期内光信号在环路中的循环次数；将环路输出信号和单频连续光载波的分束光信号合路后进行相干探测，得到啁啾率及带宽呈周期性递增的射频多啁啾线性调频步进信号。本发明还公开了一种射频多啁啾线性调频步进信号生成装置。本发明啁啾步进参数及带宽可控，信号带宽范围大。

技术领域

本发明涉及一种射频信号生成方法，尤其涉及一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法。

背景技术

早期雷达系统中，发射信号使用单一载频信号，单频信号导致雷达的距离分辨率和速度分辨率两项重要指标相互制约，脉冲压缩技术极好地解决了这一矛盾。在脉冲压缩雷达系统中，常用的信号有线性调频信号、非线性调频信号以及相位编码信号。其中，线性调频信号因易产生易处理的优越性能成为脉冲压缩雷达中发展最成熟的一种信号。

线性调频信号具有大时宽带宽积(Time-Bandwidth Product,TBWP)，即信号的脉冲宽度和调频带宽的乘积，可以增加探测距离，提高距离分辨率，其相位谱具有平方律特性，在脉冲压缩过程中可以获得较大的压缩比，所用的匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感，即可以用一个匹配滤波器处理具有不同多普勒频移的回波信号，大大简化了雷达信号处理系统。

现代雷达系统中通常采用线性调频微波信号作为探测信号，通过比较回波信号与参考信号的瞬时频率，获得目标距离速度相关信息。调频连续波激光雷达采用了与之相似的技术，利用线性调频光信号作为探测信号利用发射信号频率随时间的线性变化并测量接收信号频率的方法得到目标的距离信息和多普勒信息，为了克服单啁啾信号的距离—多普勒耦合，采用多个啁啾率，即调频斜率的线性调频脉冲信号作为发射信号，通过对发射信号以及接收信号的频率进行相关处理，不仅能够得到目标的距离，还可以得出目标的径向速度。徐忠扬等人在Simultaneous Real-Time Ranging and Velocimetry via a Dual-Sideband Chirped Lidar(Zhongyang Xu,Liangzun Tang,Hongxiang Zhang,andShilong Pan.Simultaneous Real-Time Ranging and Velocimetry via a Dual-Sideband Chirped Lidar.IEEE Photonics Technology Letters,29.24(2017):2254-2257)中提出用正负双啁啾的光学信号，通过计算拍频得到的两个单频信号的和与差获取目标距离和速度信息。同理，在调频连续波雷达中，采用射频多啁啾线性调频信号作为发射信号，并与接收信号拍频，即可得到多个单频信号，从而得到目标的距离和速度信息。

调频连续波雷达的距离分辨率取决于发射信号的带宽，为了获得更高的距离分辨率，所发射的信号需要具有更大的调制带宽。苏园园等人在“光学线性调频步进信号合成与高分辨测距演示”(苏园园,吴谨,赵志龙,等.光学线性调频步进信号合成与高分辨测距演示[J].强激光与粒子束,2014,26(10):101016.)一文中，利用分立激光器合成大带宽线性调频步进信号(FSCS)激光信号源以实现高分辨测距，该方案产生的线性调频步进信号带宽合成后虽然可以达到大带宽，但是啁啾率单一，不能进行测距，具有一定的应用局限性，该文方案中，合成线性调频步进信号需要多台线性调频激光光源，设备成本大，同时使用多台独立激光器不易获得相干光源，对激光器要求较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，可产生多种射频频段内不同啁啾率的线性调频步进信号，啁啾步进参数及带宽可控，信号带宽范围大，结构简单，实现成本低。