[发明专利]基于光子采样及相干接收的微波光子雷达探测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于光采样及相干接收的微波光子雷达探测方法和系统，首先，基带信号和目标回波信号对输入偏振复用电光调制器两个偏振态上的光脉冲信号分别进行调制，获得包含第一发射采样光信号和第一接收采样光信号的偏振复用光信号；将偏振复用光信号偏振态分离后，分别得到第二发射采样光信号和第二接收采样光信号，其中第二发射采样光信号分为两路，一路完成光电转换后得到雷达发射信号；另一路与接收采样光信号送入90度光耦合器并经平衡光电探测后，得到正交的两个中频信号，对中频信号进行处理，得到探测目标信息。本发明通过光子采样技术及光子相干接收技术，可实现可重构雷达信号产生及相干接收，雷达系统紧凑简单，抗干扰能力强。

技术领域

本发明涉及一种雷达探测方法，尤其涉及一种采用光子采样及光子相干接收技术的微波光子雷达探测方法及系统。

背景技术

高频、宽带、高精度、实时、多功能全频谱探测是现代雷达技术的发展的主要方向。为了覆盖广域频谱空间，这就需要雷达工作波段灵活可调，信号可实时高精度处理分析。受限于目前电子技术瓶颈，在微波域直接实现宽带信号的产生、采样、处理等功能时，存在潜在的幅度/相位非线性效应，且微波放大匹配链路复杂，限制了雷达向高频宽带发展(参见[S.Kim,N.Myung,Wideband linear frequency modulated waveform compensationusing system predistortion and phase coefficients extraction method,IEEEMicrowave and Wireless Components Letters,vol.17,no.11,pp.808-810,2007.])。得益于微波光子技术的快速发展，微波信号的光域产生、传输、处理，如光子混频、光子采样、光子真延时等为克服传统雷达电子瓶颈问题、改善提高技术性能提供了新的技术支撑，成为下一代雷达的关键技术(参见[J.Capmany,D.Novak,Microwave photonics combinestwo worlds,Nature photonics,vol.1,no.6,pp.319-330,2007.]与[J.Mckinney,Photonics illuminates the future of radar,Nature,vol.507,no.7492,pp.310-312,2014.])。如基于光子技术的带通采样利用高重频的窄脉冲可实现微波信号的采样，相关技术已在新型雷达接收技术中使用(参见[P.Ghelfi,F.Laghezza,F.Scotti,D.Onori,A.Bogoni,Photonics for Radars Operating on Multiple Coherent Bands,Journalof Lightwave Technology,vol.34,no.2,pp.500-507,2016.])，但目前基于光子带通采样的接收方案中，光脉冲重频较小，限制了可接收信号带宽；且发射与接收模块分立，增加了整个系统的复杂度，降低了系统的稳定性。此外在对采样过的信号处理时，仍需高速率信号处理器，从而限制了整个系统工作的实时性。发明(参见[“基于光子采样的偏振复用微波光子雷达探测方法及系统”，授权时间2020.10.16，发明人：郭清水，陈佳佳])提出了一种新的解决思路，基于单个集成偏振复用电光调制器即可实现发射信号的光子直接采样上变频及接收信号的光子带通采样下变频，并基于光域的去调频技术，实现宽带信号的实时接收处理。但该方案只能得到中频信号的实数信号，丢失了相位信息(即少了一个维度的有用信息)。在对相位信息需求的应用中不能满足需求。

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，基于采样原理，利用偏振复用光脉冲信号实现雷达发射信号及接收信号的光子采样，雷达发射信号波段灵活可调；基于相干接收技术，可实现宽带回波信号的实时正交去斜。系统紧凑简单，抗干扰性能优异。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于光采样及相干接收的微波光子雷达探测方法，该方法具体为：