[发明专利]光子辅助多普勒雷达探测方法及装置

说明书

本发明公开了一种光子辅助多普勒雷达探测方法，对单波长激光进行光电振荡，将光电振荡过程中产生的调制光信号引出一路，滤波处理为仅保留单侧一阶边带的参考光信号，并将光生微波信号分为两路，一路分频为中频电信号，另一路发射；用中频电信号对从光电振荡过程中所引出的一路光信号进行移频调制，然后用回波信号对移频光信号进行调制，并经滤波处理为仅保留一侧一阶边带的调制光信号，将其与参考光信号正交混频后进行平衡光电探测，得到两路中频信号；对两路中频信号进行数字信号处理，提取出目标多普勒信息。本发明还公开了一种光子辅助多普勒雷达探测装置。本发明无需电信号发生器，可对解调后信号频率进行灵活移频，且结构紧凑。

技术领域

本发明涉及一种多普勒雷达探测方法，尤其涉及一种光子辅助多普勒雷达探测方法。

背景技术

多普勒雷达广泛用于机载预警及气象探测等军民领域，通过提取雷达发射信号与目标回波信号之间的多普勒频率差可测出目标对雷达的径向相对运动速度，是探测动态目标的重要方法之一。目前，多普勒雷达多用于探测隐蔽背景中的动态目标，随着电子技术的日益发展，各频段资源愈发拥挤，多普勒雷达所面临的探测环境也日益复杂。传统的多普勒雷达采用纯电结构，受限于电信号发生源的较高的相位噪声、电混频器件的有限工作带宽等电子器件的性能问题，其探测灵敏度较差、工作频率低、易受干扰，难以满足日益严苛的电磁环境所需的探测性能需求。

相较于基于电子器件的传统多普勒雷达，结合微波光子技术的多普勒雷达可大幅改善上述问题。现有的微波光子多普勒雷达方案利用光电器件将电信号加载至光域进行处理，其具有工作频率高、抗电磁干扰能力强等优势，已逐步获得越来越多的关注。然而，其传输信号仍需采用电信号发生器产生，受限于电子瓶颈，工作频率较低、相位噪声较大、信号质量较差，限制了多普勒雷达的探测灵敏度。另一方面，微波光子正交混频技术也被应用于一些方案中，其将信号直接解调至基带以实现抑制镜频干扰，提升探测精度的效果。现有的微波光子正交混频技术可以分为四类：基于电90度耦合器或电移相器、基于微波光子移相器、基于光90度耦合器及基于光延时线的方法。然而采用这四类方法时仍存在本振泄露等问题，本振信号与自身混频将产生直流信号，难以估计或消除。由于动目标产生的多普勒频率一般较低，多为几百赫兹，解调后基带信号因此极易受直流影响而失真。

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，提供一种光子辅助多普勒雷达探测方法，无需电信号发生器产生电中频及电射频信号，可对解调后信号频率进行灵活移频，且结构紧凑。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种光子辅助多普勒雷达探测方法，对单波长激光进行光电振荡，将光电振荡过程中产生的调制光信号引出一路，经滤波处理为仅保留单侧一阶边带的参考光信号，并将光电振荡产生的光生微波信号分为两路，一路被分频为中频电信号，另一路作为雷达发射信号发射；用所述中频电信号对从光电振荡过程中所引出的一路光信号进行移频调制，然后用接收到的雷达回波信号对移频调制所得到的移频光信号进行调制，并经滤波处理为仅保留与参考光信号同一侧一阶边带的调制光信号，将该调制光信号与所述参考光信号正交混频后进行平衡光电探测，得到两路幅度相同、相位正交的中频信号；对所述两路中频信号进行数字信号处理，得到两路携带目标多普勒信息的低频正交信号，进而提取出目标多普勒信息。

优选地，所述从光电振荡过程中所引出的一路光信号为所述单波长激光的分束信号。

基于同一发明构思还可以得到以下技术方案：

一种光子辅助多普勒雷达探测装置，包括：

光电振荡模块，用于对单波长激光进行光电振荡，并将光电振荡产生的光生微波信号分为两路，一路被分频为中频电信号，另一路作为雷达发射信号发射；

参考光生成模块，用于将光电振荡过程中产生的调制光信号引出一路，经滤波处理为仅保留单侧一阶边带的参考光信号；