[发明专利]基于互相关的宽带微波光子雷达实时接收装置

说明书

一种基于互相关的宽带微波光子雷达实时接收装置，包括光信号产生模块、微波信号产生和发射模块、微波放大模块、微波输入模块、互相关实时接收电光模块以及数字信号处理模块。本发明在光子领域对微波信号进行处理，具有高带宽、低噪声的优点，可以处理高频段大带宽的微波信号。可广泛用于超宽带雷达、数字通信以及电子对抗等信息技术领域。

技术领域

本发明涉及宽带雷达，具体是一种基于互相关的宽带微波光子雷达实时接收装置。

背景技术

利用电磁波对目标进行探测并接收回波进行处理的设备，雷达在通信、交通和国防等领域发挥着不可替代的作用。自1935年初次投入使用后，雷达在近几十年飞速发展，功能越来越丰富，从前期的测距、定位以及测速功能，到搜索、识别、跟踪、成像，现代雷达系统已经具备了多功能、多频段和数字化的发展趋势，但同时也对雷达的性能提出了宽带化、小型化和可重构的更高要求。

基于微波、半导体和数字集成电路技术的雷达受限于微波设计工艺的渡越时间、电磁串扰和时间抖动等电子瓶颈，要使雷达系统在性能方面得到提升，需要利用高性能的直接数字合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)、数字模拟转换器(Digital toAnalog Converter,DAC)和模拟数字转换器(Analog to Digital Converter,ADC)，发射机和接收机的信号源需要利用高性能本振源进行多次频率变换的过程，严重限制了雷达系统的工作带宽(～MHz)和工作频段(～GHz)。随着微波光子技术和光器件的发展，微波光子学可以利用光器件频率、带宽和电磁屏蔽等性能，产生高频段、大带宽的微波信号，并对其进行调制、解调等处理。而且光器件具有体积小、重量轻、损耗小的特性。因此，微波光子雷达可以产生高频段、大宽带、多波段、长时间的发射信号，能够显著提升雷达对于目标的探测能力，不断突破传统的电子雷达的瓶颈，而且具有小型化和可重构的特性。

目前微波光子雷达系统对于接收到的宽带信号进行脉冲压缩的方式主要是匹配滤波和去斜处理两种方式。基于匹配滤波方式的微波光子雷达不需要预先知道待测目标的位置，可以对全部的回波进行成像处理，适用于目标检测，但是无法降低回波信号的采样率，所以对ADC等器件的水平和信号处理有较高要求。基于去斜处理的微波光子雷达接收机利用本振信号对回波信号进行下变频操作，通过ADC将信号采样为数字信号后，在数字域进行复杂的离散傅里叶变换，通过频域信息得到目标的距离像信息。当回波信号带宽较大，去斜处理的方式可以大大降低信号的采样频率，降低ADC采样的难度，减小数字信号处理的复杂度。但是去斜处理的脉冲压缩需要已知目标的中心位置，只能对目标中心位置左右一定范围内的目标进行成像处理，若范围过大，就会导致边缘位置的脉冲压缩性能降低。

作为探测高空高速移动目标的设备，雷达必须能够实时接收处理回波信号，才能精确的探测目标，得到目标的有效位置，进而迅速作出决策。微波光子雷达具有高频段、大带宽等诸多优点，如果能够对接收到的长时间信号进行实时匹配滤波，既可以提高雷达探测目标的实时性，也降低了信号带宽，减小了后端数字信号处理模块的采样率要求，而且在数字域进行复杂的离散傅里叶变换，将匹配滤波与去斜处理的优点有效结合起来，对雷达系统的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有雷达系统架构的不足，提出一种基于互相关的宽带微波光子雷达实时接收装置，该装置利用光延时线的延时特性对接收到的回波信号进行扫延时操作，实现实时探测接收，利用调制器的乘法特性对接收到的微波信号进行实时的模拟域乘法运算，然后利用光电探测器进行检测，将调制后的光信号转变成微波信号，经过微波低通滤波器后得到低频信号分量，达到降低信号带宽的目的，最后在后端数字信号处理模块对宽带信号进行简单的求和操作，完成实时的信号互相关操作，达到对信号进行脉冲压缩的能力，提高信号的距离分辨率。通过调整器件参数，该接收机可对不同频段、不同时间长度的宽带信号进行实时接收，在不牺牲雷达距离分辨率的前提下，大幅简化雷达接收机的系统复杂度和后端数字域的计算复杂度，提高雷达接收机的时效性。

本发明的技术方案如下：