[发明专利]基于微波差分增益的相干多普勒测风激光雷达

摘要

本发明公开了基于微波差分增益的相干多普勒测风激光雷达。本发明在平衡探测器后接带通滤波器，滤除远离多普勒频移的无效信号；使用前置放大器对探测器输出的电信号进行放大，并使用功率分配器将放大后的电信号分为监测通道和检测信号。检测信号通过预加重滤波器进行滤波，将检测信号的频域变化转换为信号强度变化，通过与监测通道和预加重滤波器透过率曲线的对比，得到多普勒频移信息。本发明减少了无效回波信号的干扰，使用预加重滤波器对回波信号进行鉴频，减少了信号处理的计算量，提高了系统的灵敏度和信噪比，便于实现更高距离分辨率的相干多普勒测风激光雷达。

主权项

1.基于微波差分增益的相干多普勒测风激光雷达，其特征在于，包括：连续波激光器(1)、光纤分束器(2)、光调制器(3)、激光放大器(4)、光纤环形器(5)、收发望远镜(6)、混频器(7)、光电探测器(8)、带通滤波器(9)、前置放大器(10)、功率分配器(11)、预加重滤波器(12)、多通道采集卡(13)和数字信号处理模块(14)；其中，连续波激光器(1)连接光纤分束器(2)的入光口，光纤分束器(2)将输入的光信号分为信号光和本振光；信号光接入光调制器(3)的入光口，光调制器(3)的出光口连接激光放大器(4)的入光口；激光放大器(4)的出光口连接光纤环形器(5)的输入口，光纤环形器的收发口连接收发望远镜(6)，光纤环形器(5)的输出口连接混频器(7)的第一入光口；本振光接入混频器(7)的第二入光口，混频器(7)的输出端连接光电探测器(8)的输入端；光电探测器(8)的输出端连接带通滤波器(9)的输入端，带通滤波器(9)的输出端连接前置放大器(10)的输入端，前置放大器(10)的输出端连接功率分配器(11)的输入端；所述功率分配器(11)包括至少两个输出端，功率分配器(11)的第一输出端连接预加重滤波器(12)的输入端，多通道采集卡(13)包括第一输出通道和第二输入通道，功率分配器(11)的第二输出端连接多通道采集卡(13)的第一输入通道；所述预加重滤波器(12)的输出端连接多通道采集卡(13)的第二输入通道；所述多通道采集卡(13)的输出端连接数字信号处理模块(14)；所述带通滤波器用于滤除直流和远离多普勒频移范围的无效电信号，所述前置放大器用于将所述滤除无效电信号的电信号进行放大；所述预加重滤波器(12)用于将输入的频域信号转换为强度随频率变化的电压信号；所述功率分配器(11)用于将前置放大器(10)放大之后的电信号分为两部分，一部分电信号作为监测通道，直接输入多通道采集卡(13)，另一部分信号输入预加重滤波器(12)进行鉴频；预加重滤波器(12)用于将输入的频域信号转换为强度随频率变化的电压信号；数字信号处理模块(14)用于根据多通道采集卡(13)采集到的预加重滤波器(12)输出的强度随频率变化的电压信号、监测通道输出的电压信号和预定的预加重滤波器的响应曲线，得到回波信号的多普勒频移，反演风速。