一种气象雷达远距离射频传输方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种气象雷达远距离射频传输方法及系统，其方法包括：步骤1：将射频信号通过上行光发射机转换为光信号；步骤2：将光信号通过光纤发送到上行光接收机，上行光接收机将光信号转换为射频信号并发送到多个接收子站；步骤3：所有接收子站将接收到的射频信号通过天线发送出；步骤4：低噪声放大器将通过天线接收的射频信号放大后传送至下行光发射机，下行光发射机将放大后的射频信号转换为光信号；步骤5：通过光纤将光信号发送到下行光接收机，下行光接收机对光信号进行处理得到射频信号。提高了激光器工作的稳定度。保证了接收到的电信号的失真尽可能小；保证气象雷达射频信号在长距离光纤中精确、稳定的进行传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气象雷达远距离射频传输方法及系统。
技术介绍
气象雷达由于其工作的特殊性，设备经常安装在地理环境较为特殊的地方，如山顶、海岸、森林等。这些较为偏远的地理位置给设备运行、维护带来了许多不便，特别是无法保障工作人员的正常工作环境；此外，随着气象雷达的不断发展，天线阵面走线以及抗电磁干扰这些问题之间的矛盾随着阵面单元数量的不断增加而日益严重；同时，由于新技术的采用以及雷达各分系统之间需要传输的信息量大幅增加，雷达需要传输的数据量、数据率变高，传输的距离变长，采用传统的同轴电缆进行射频信号传输的方法具有损耗大、可靠性低和抗干扰能力差等缺点。采用光纤传输射频信号能够有效的解决上述难题，光纤具有传输损耗低、传输频带宽、抗干扰能力强、线径细、重量轻及抗电磁干扰等优点，在整个雷达频率上光纤传输损耗几乎比同轴电缆和波导低三个数量级，并且在整个频段内其损耗对于任何调制信号都相同。光纤及大量光波器件均为介质材料，无电磁辐射，采用光纤传输技术不仅降低了重量和成本，还显著提高了抗电磁干扰(EMI)的能力。正是这些优点，使得光纤传输在雷达系统中的应用越来越广泛。由于气象雷达需要对气象目标回波进行微弱信号检测，整个系统对精密度都有较高的要求。现有的光纤传输射频信号方法，由于其发射机、接收机、光纤存在系统噪声及非线性干扰，会严重影响气象雷达的探测结果，而且激光器容易受到环境因素影响，进一步干扰探测结果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种气象雷达远距离射频传输方法及系统，解决由于气象雷达布设位置造成的不便以及传统同轴电缆损耗大、不能远距离传输的问题，同时克服现有技术的不足，实现高质量的气象雷达射频信号传输。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种气象雷达远距离射频传输方法，具体包括以下步骤:步骤1:将射频信号通过上行光发射机转换为光信号；步骤2:将光信号通过光纤发送到上行光接收机，上行光接收机将光信号转换为射频信号并发送到多个接收子站；步骤3:所有接收子站将接收到的射频信号通过天线发送出；步骤4:低噪声放大器将通过天线接收的射频信号放大后传送至下行光发射机，下行光发射机将放大后的射频信号转换为光信号；步骤5:通过光纤将光信号发送到下行光接收机，下行光接收机对光信号进行处理得到射频信号。本专利技术的有益效果是:提高了激光器工作的稳定度。由低失真还原部分以及光功率检测部分组成的光接收机能够保证接收到的电信号的失真尽可能小；采用了传输系统链路负增益设计方案提高气象雷达的动态范围，并采用光前馈补偿技术解决激光调制电路的非线性失真问题，保证气象雷达射频信号在长距离光纤中精确、稳定的进行传输。进一步，所述步骤1中除传输雷达射频信号外，还能够传输数字信号。数字信号包括控制信号、同步信号和检测信号，采用编码的方式由控制中心发出，目的是向雷达子站的分系统下达指令或接受子站回馈的信息，数字信号的传输方式与模拟信号相同且不与模拟信号相互影响。进一步，所述上行光发射机和下行光发射机将射频信号转换为光信号包括以下步骤:a.接收射频信号，将射频信号转换为光信号；b.光隔离器将光信号中的反射光进行隔离，获得处理后的光信号；C.处理后的光信号通过光分路器处理为多路相同的子信号。进一步，所述步骤a具体包括以下步骤:al.接收射频信号，将射频信号通过分支器分为两路与原始信号相同的射频信号，一路射频信号进入第一激光调制器；a2.第一激光调制器将射频信号转换为原光信号，原光信号输出到光隔离器的同时，分支出另一路相同的原光信号输入到光检测器中；a3.光检测器将原光信号转换为射频信号，此射频信号与分支器分离出的另一路射频信号进行混频，得到反干扰射频信号；反干扰射频信号通过第二激光调制器得到反干扰光信号；a4.将反干扰光信号与原光信号进行叠加，得到光信号。进一步，所述第一激光调制器和第二激光调制器对射频信号的处理包括:将射频信号的波形转换为电流变化；根据电流变化输出随电流变化的光信号。进一步，所述激光调制器采用了包含自动温度控制(ATC)电路以及自动功率控制(APC)电路的分布反馈式激光器组件。进一步，所述上行光接收机和下行光接收机将光信号转换为射频信号包括以下步骤:d.光功率检测模块接收光信号检测获得光信号的功率数据，对功率数据进行处理，并生成指示信号；e.将接收到的光信号转换为模拟射频信号，通过匹配网络去除噪声并提高信噪比，得到处理后的模拟信号；f.根据指示信号调节合适的增益对处理后的模拟射频信号进行适当放大得到放大模拟射频信号；g.对放大模拟射频信号再次进行放大得到射频信号并输出。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种气象雷达远距离射频传输系统，包括上行光发射机、上行光接收机、接收子站、低噪声放大器和下行光接收机；所述上行光发射机用于将射频信号通过上行光发射机转换为光信号，将光信号通过光纤发送到上行光接收机；所述上行光接收机用于将光信号转换为射频信号并发送到多个接收子站；所有所述接收子站将接收到的射频信号通过天线发送出；所述低噪声放大器将通过天线接收的射频信号放大后传送至下行光发射机，下行光发射机将放大后的射频信号转换为光信号，通过光纤将光信号发送到下行光接收机；所述下行光接收机对光信号进行处理得到射频信号。—、气象雷达射频信号远距离传输工作原理:气象雷达射频光传输系统是利用光纤将控制中心的信号传输到5?100km外的一个或多个接受子站，并保证子站天线发射的信号与原始发射信号一致，从而实现气象雷达射频信号远距离传输功能。当雷达处于探测模式时，首先由频率综合器产生探测需要的射频信号，然后将需传送的射频信号进行光调制后通过上行光纤向上行接收机传输；接收端将光信号转换为射频信号并传送至天线发射，回波信号经低噪声放大器放大后被下行光接收机转换为光信号并输送至下行光接收机，下行光接收机将回波信号恢复为射频信号；信号处理系统对获得的射频信号进行A/D转换、相参积累、非相参积累获得I/Q数据，并最后通过数据处理系统得到最终的探测结果。光纤传输系统传包括模拟传输系统以及数字传输系统，其中模拟传输系统负责传输射频信号，而数字传输系统负责控制信号、同步定时信号、检测信号等数字信号的传输。二、光发射机工作原理:光发射机可根据传输信号类型分为模拟部分光发射机与数字部分光发射机。模拟部分光发射机通过改变流向激光器电流的方法将要发送的射频电信号直接调制在光载波上，使输出的光波强度随电信号变化。数字部分光发射机采用可编程逻辑器件以时分复用的方式实现雷达多路信号的传输，数当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气象雷达远距离射频传输方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：将射频信号通过上行光发射机转换为光信号；步骤2：将光信号通过光纤发送到上行光接收机，上行光接收机将光信号转换为射频信号并发送到多个接收子站；步骤3：所有接收子站将接收到的射频信号通过天线发送出；步骤4：低噪声放大器将通过天线接收的射频信号放大后传送至下行光发射机，下行光发射机将放大后的射频信号转换为光信号；步骤5：通过光纤将光信号发送到下行光接收机，下行光接收机对光信号进行处理得到射频信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯正，孙祥，赵昊，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11