[发明专利]正交偏振复用合成孔径激光成像雷达

摘要

一种相位编码正交偏振合成孔径激光成像雷达，其构成包括激光光源、光纤偏振分束器、第一光相位调制器、第二光相位调制器、微波信号波形发生器、微波放大器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一顺轨向柱面透镜、第二顺轨向柱面透镜、发射偏振合束器、发射主镜、接收望远镜、接收半波片、接收偏振分束器、反射镜、平衡探测器、A/D变换器和信号采集与处理计算机。本发明除具有与直视合成孔径激光成像雷达相同的优点外，装置中没有运动的光学元件，避免了驱动光学元件运动的机械件的误差和噪声问题；采用互反半码相位调制，降低了加载到光相位调制器上的电压值；改变微波信号发生器的编码速率即可改变系统交轨向分辨率，灵活性高。

主权项

一种正交偏振复用合成孔径激光成像雷达，由发射端、接收端和信号处理系统构成，其特征在于，所述的发射端包括激光光源(1)、光纤偏振分束器(2)、微波信号波形发生器(3)、微波放大器(4)、第一光相位调制器(5)、第二光相位调制器(6)、第一光纤准直器(7)、第二光纤准直器(8)、第一顺轨向柱面透镜(9)、第二顺轨向柱面透镜(10)、发射偏振合束器(11)和发射主镜(12)；所述的激光光源(1)输出的激光经所述的光纤偏振分束器(2)分为正交偏振的第一光束和第二光束，沿第一光束方形依次是第一光相位调制器(5)、第一光纤准直器(7)、第一顺轨向柱面透镜(9)；沿第二光束方向依次是第二光相位调制器(6)、第二光纤准直器(8)、第二顺轨向柱面透镜(9)；透过第一顺轨向柱面透镜(9)的激光与透过第二顺轨向柱面透镜(9)的激光通过发射偏振合束器(11)合束为正交偏振的同轴发射光束，合束后的光束通过发射主镜(12)发射到目标平面上，所述的第一顺轨向柱面透镜(9)与第二顺轨向柱面透镜(10)分别位于发射主镜(12)的前焦面上；由微波信号发生器(3)产生的电平值在0到Vp之间变化的方波编码信号经微波放大器(4)放大至电平值在0到Vπ/2之间变化的正向方波编码信号和与之反向的电平值在0到‑Vπ/2之间变化的方波编码信号，其中Vπ/2代表使光场改变π/2相位的电压，所述的正向方波编码信号和反向方波编码信号分别输入所述的第一光相位调制器(5)的微波输入端与第二光相位调制器(6)的微波输入端；所述的微波信号波形发生器(3)的输出端还接所述的信号处理系统的A/D变换器(18)的第二输入端；所述的接收端包括接收望远镜(13)、接收半波片(14)、接收偏振分束器(15)、反射镜(16)和平衡探测器(17)，目标的反射回波由所述的接收望远镜(13)缩束，缩束后的光场通过所述的接收半波片(14)旋转其偏振态并通过接收偏振分束器(15)分为两路光束，其中一路光束经过反射镜(16)偏转光路与另一路光束平行，所述的两路光束被所述的平衡探测器(17)的探测端口接收并转化为电信号输出；所述的信号处理系统包括A/D变换器(18)、微波信号波形发生器(3)和信号采集与处理计算机(19)，A/D变换器(18)的第一输入端与平衡探测器(17)的输出端连接，第二输入端与微波信号波形发生器(3)的输出端连接，所述的A/D变换器(18)将平衡探测器(17)输出的信号和微波信号波形发生器(3)输出的信号分别转换为数字信号，输出至信号采集与处理计算机(19)处理，信号采集与处理计算机(19)分别将数字化的平衡探测器(17)输出信号与微波信号发生器(3)输出信号复数化，再将复数化后的平衡探测器(17)的输出信号与复数化后的微波信号发生器(3)输出信号进行距离向匹配滤波，得到距离压缩后的数据，然后将距离压缩后的数据与经系统参数确定的空间顺轨向共轭二次相位数据进行方位向匹配滤波，最终输出聚焦图像。