[发明专利]一种光辅助的超倍频程超宽带合成孔径雷达系统

说明书

本发明涉及一种光辅助的超倍频程超宽带合成孔径雷达系统；属于超宽带合成孔径雷达技术领域，解决传统电子系统瞬时带宽的限制问题；系统包括数字系统、中频系统和射频系统，其特征在于，还包括光子射频前端；所述光子射频前端连接在中频系统和射频系统之间；采用光子辅助倍频技术，将输入的中频LFM信号倍频后与本振信号混频，产生超倍频程超宽带信号；采用光子辅助去调频技术，将接收的目标场景反射的回波信号与参考信号进行相乘，生成去调频目标回波信号；所述参考信号为所述超倍频程超宽带信号经线性放大后的、无杂散的超宽带信号。本发明突破了传统电子系统瞬时带宽的限制，为大瞬时带宽SAR系统提供了新技术手段。

技术领域

本发明涉及超宽带合成孔径雷达技术领域，尤其涉及一种光辅助的超倍频程超宽带合成孔径雷达系统。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是目前常用的对地观测系统，其具有全天候、全天时、不受云雾雨雪遮挡等优势。合成孔径雷达距离向分辨率与发射信号带宽有关，方位向分辨率与合成孔径大小有关，通常都可以做到和距离向相同。因此，要获得更高的分辨率，SAR系统需要有产生、发射与接收具有更大带宽的信号的能力。而线性调频信号(Linearly Frequency Modulated,LFM)具有波形简单的特点，且可以使用去调频接收的方式实现脉冲压缩处理(从而大幅减轻接收机数字系统硬件压力)，因此成为脉冲压缩雷达系统中广泛采用的波形。

由于数字电子器件(如数模转换器:Digital to Analog Converter,DAC，和模数转换器：Analog to Digital Converter,ADC)的性能随着带宽的增加而劣化，对于载波频率高于几个GHz的情况，数字系统还难以直接产生和接收这样的信号，需要采用基于微波模拟电子技术的射频前端，因此当前雷达系统均采用数字系统和模拟射频前端混合的系统架构。微波电子射频前端通常包括倍频器/混频器，滤波器与放大器，其中，变频器件(倍频器/混频器)和放大器均具有强非线性效应(变频器件是基于非线性效应的)，这些非线性效应将限制雷达系统的最大瞬时带宽不超过一个倍频程(输入信号带宽超过倍频程时，低频信号的谐波落入带内)，射频前端的最大瞬时带宽限制导致传统电子SAR是分频段的，获取相同场景的多频段SAR图像需要用多套不同频段的SAR系统。

雷达成像系统对目标细节信息(以分辨率衡量)的追求不断提升，在常规频段(18G以下)不断提升分辨率不可避免地会遇到发射信号带宽超过倍频程的问题，因此基于一套硬件的超倍频程SAR的实现方法对提升分辨率具有实际的意义。同时超倍频程SAR也为需要使用不同波段对同一目标场景进行探测，提供了新的技术手段。

光子技术具有大处理带宽，抗电磁干扰等优势。此外，光子技术的独特优势，例如多类型的电光调制器和光电探测器，以及光特有的偏振、波长复用等特性，有助于实现超倍频程信号的产生及处理，但目前的光辅助射频系统中存在的“宽光窄电”形式的带宽“口径”失配问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在公开了一种光辅助的超倍频程超宽带合成孔径雷达系统。解决传统电子系统瞬时带宽的限制问题以及现有光辅助系统的带宽“口径”失配问题。

本发明公开了一种光辅助的超倍频程超宽带合成孔径雷达系统，包括数字系统、中频系统和射频系统，还包括光子射频前端；

所述光子射频前端连接在中频系统和射频系统之间；采用光子辅助倍频技术，将输入的中频LFM信号倍频后与本振信号混频，产生超倍频程超宽带信号；采用光子辅助去调频技术，将接收的目标场景反射的回波信号与参考信号进行相乘，生成去调频目标回波信号；

所述参考信号为所述超倍频程超宽带信号经线性放大后的、无带内谐波的超宽带信号。

进一步地，所述光子射频前端包括超倍频程信号产生单元；

所述超倍频程信号产生单元包括光四倍频模块和光二倍频与下变频模块；