一种全光链路增益收发一体化雷达系统及使用方法技术方案

一种全光链路增益收发一体化雷达系统及使用方法，包括脉冲锁模激光器、波形处理模块、全光中继放大模块、宽带光电探测器、电环形开关、天线、接收模块。脉冲锁模激光器包括第一输出端口和第二输出端口；脉冲锁模激光器的一个输出端与波形处理模块的光输入端连接，波形处理模块的光输出端与全光中继放大模块输入端连接，全光中继放大模块的输出端、宽带光电探测器、电环形开关、天线依次连接，电环形开关的另一输出端和脉冲锁模激光器的第二输出端与接收模块连接。该发明专利技术的优点在于：基于锁模激光器作为雷达系统的收发源，提高了系统的稳定性，同时降低了系统成本，克服了传统电子学方法在带宽、重量、体积、电磁兼容等方面的难题。

All optical link gain receiving and transmitting integrated radar system and method of use

An all-optical link gain transceiver integrated radar system and method of use, including pulse mode-locked laser, waveform processing module, all-optical relay broadband amplification module, photoelectric detector, electric switch, ring antenna, receiver module. Pulse mode-locked laser includes a first output port and second output ports; a light input pulse mode-locked laser output end and the waveform processing module is connected with the output end of the optical waveform processing module and optical relay amplifying module connected with the input end of the output amplifier module, all-optical relay terminal, broadband photo detector, electric switch, ring the antenna is connected electrically another output terminal of the switch and the second annular pulse mode-locked laser output and receiving module connection. The invention has the advantages that the mode-locked laser radar system based on as transceiver source, improves the stability of the system, and reduce the cost of the system, to overcome the traditional method of electronics in bandwidth, weight, volume, electromagnetic compatibility and other aspects of the problem.

【技术实现步骤摘要】
一种全光链路增益收发一体化雷达系统及使用方法
本专利技术涉及雷达领域，尤其一种全光链增益收发一体化雷达系统及使用方法。
技术介绍
近年来，随着光电子器件和光纤通信技术的进步，以光信号为传输载体，空间或者光纤作为媒介，对某一物理信息进行检测、传输和处理的需求日益增多。在传统的光纤通信技术发展的同时，出现了诸如光纤传感、激光雷达、微波光子学、集成光学等新兴研究领域，并取得了快速发展。随着雷达技术取得突破性的进展，未来战场将形成一个以高密度、多频谱、多参数捷变以及多种工作体制和多种抗干扰技术综合应用为特征的雷达威胁信号环境。为了适应更为复杂的电磁环境，对新型电子战装备也提出了更高要求，其功能也变得的多样和复杂。单一功能已经不能满足作战需求，各类车载、机载及星载电子战装上林立布置着各种天线孔径及相应的射频前端口，这直接导致对平台尺寸、功耗的要求越来越高，并且射频模块种类也越来越多，处理电路也越来越复杂。为了更好地抗击电磁干扰，降低传输损耗，科研工作者提出了全光雷达。本专利技术给出了一种全光链路增益一体化雷达系统方案，能够实现全光中继放大、全光变频和全光采样雷达。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于在复杂的电磁环境中，怎样更好地抗击电磁干扰，降低传输损耗，因此在此提供一种全光链增益收发一体化雷达系统及使用方法。一种全光链路增益收发一体化雷达系统，其特征在于，包括脉冲锁模激光器、波形处理模块、全光中继放大模块、宽带光电探测器、电环形开关、天线、接收模块；脉冲锁模激光器包括第一输出端口和第二输出端口；所述波形处理模块包括光输入端口c和光输出端口d，全光中继放大模块包括输出端口g，光输出端口c与脉冲锁模激光器的第一输出端口连接，输出端口d与全光中继放大模块的输入端口连接，全光中继放大模块的输出端口g与宽带光电探测器的输入端口连接；电环形开关包括一个输入端口h一个输出端口j和一个双向端口i，电环形开关输入端口h接收光电探测器输出的雷达信号并经过双向端口i输出给天线；天线，其用于发射雷达信号，另外，天线还接收探测回波信号，然后将探测的回波信号经过电环形开关的双向端口i输入给电环形开关的输出端口j；接收模块，其分为光输入端口l，电调制端口k，其中脉冲锁模激光器产生的光经过第二输出端口与光输入端口l连接输入到接收模块中，并且电环形开关的输出端口j与电调制端口k连接。优化的，波形处理模块包括第一强度调制器、码型发生器、连续波微波信号源，所述第一强度调制器包括光输入端口c，光输出端口d，电输入端口a,电输入端口b，所述光输入端口c与脉冲锁模激光器的第一输出端口连接，光输出端口d与全光中继放大模块的输入端口连接；所述码型发生器的输出端口与电输入端口a连接，连续波微波信号源与电输入端口b连接。优化的，所述全光中继放大模块包括可调谐激光器、光环形器、色散位移光纤，所述光环形器包括输入端口e、双向端口f、输出端口g,输入端口e与可调谐激光器的输出端口连接，双向端口f与色散位移光纤连接，输出端口g与宽带光电探测器的输入端口连接。优化的，所述色散位移光纤接收来自第一强度调制器输出的光信号以及光环形器的双向端口f的输出的受激布里渊泵浦光。优化的，所述接收模块包括第二强度调制器、光采样模块、电处理芯片，所述第二强度调制器包括光输入端口l，电调制端口k、光输出端口m，所述光输出端口m与光采样模块的输入端口连接，所述光采样模块的输出端口与电处理芯片的输入端口连接。优化的，所述锁模脉冲锁模激光器为基于光纤原理的锁模机制或基于半导体的锁模机制。优化的，所述码型发生器为电信号发生器或电任意波形发生器。优化的，所述可调谐激光器的输出功率不小于6mW。优化的，所述第一强度调制器为双平衡马赫曾德尔强度调制器。一种使用上述雷达系统的方法，其特征在于，脉冲锁模激光器经光耦合器分为两路，一路输入给第一强度调制器，另一路输入给第二强度调制器；第一强度调制器的两路电输入端口a，b分别通过任意波形发生器输入雷达脉冲信号和微波信号源输入移频微波信号，第一强度调制器的光输出端口d连接色散位移光纤；与此同时，利用可调谐激光器向光环形器的输入端口e输入连续波光信号，经过光环形器双向端口f输入一段色散位移光纤，环形器输出端口g耦合输出经过受激布里渊作用后的信号光经过光电探测器进行光电信号转换后输入给电环形开关，并经过环形开关双向端口i输出给天线发射出去；相对应的，经过天线接收的回波信号经过第二强度调制器将该待处理信号加载到锁模脉冲锁模激光器输出的信号上，然后通过光采样模块进行光学采样，并最终降到低频后在电处理芯片中进行电处理。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的优点在于通过单一的脉冲锁模激光器实现了雷达信号的发射和接收，代替了传统雷达的光发射和接收的同本振要求，与此同时，利用全光产生了多载频点信号，实现了雷达信号的全频段快速切换以及高灵敏度探测，并且利用受激布里渊散射效应对需要的边带进行选择性放大，省去了对后续电信号发射端口对电滤波器的需求，并且对光电探测器的探测灵敏度和饱和容忍度均降低要求；在接收端口，利用同一脉冲光源进行全光采样，降低了传统电接收端口对电处理芯片的高频段要求。(2)本专利技术中脉冲锁模激光器作为光发射与接收的光源，脉冲锁模激光器产生的光经过第二强度调制器将雷达接收的回波信号，第二强度调制器的电输入端口调制到光脉冲的幅度上，并通过光输出端口m输出。(3)本专利技术中连续波微波信号源主要是用于对脉冲锁模激光器输出的光脉冲在频域上实现多波长的移频。连续波微波信号源通过双平衡马赫曾德尔强度调制器电输入端口b并且通过控制该端口对应的强度调制器的偏置点电压实现载波抑制双边带调制。(4)本专利技术中可调谐激光器输出连续波光信号用于受激布里渊泵浦光源，对其要求是光功率满足受激布里渊散射效应的泵浦光功率的功率要求，其中泵浦光功率为可调谐激光器输出之后经过光环形器后的光功率。(5)光环形器主要用于对泵浦光和信号光单向作用并耦合输出给光电探测器。(6)色散位移光纤接收来自双平衡马赫曾德尔强度调制器输出的光信号以及光环形器的双向端口f的输出受激布里渊泵浦光，并在该色散位移光纤中发生受激布里渊非线性效应，对期望被放大的光信号进行选择性放大。(7)宽带光电探测器主要用于对泵浦光作用后的信号光进行选择性光放大，并要求光电探测器的探测灵敏度较低，能够忽略未被泵浦放大的信号边带。(8)光采样模块用于接收第二强度调制器的输出调制脉冲，并利用光时分复用原理对脉冲进行分时采样，降低采样率，并进行光电转换。电处理模块用于接收来自光采样模块的输出电信号进行电处理，最终得到待测物的信息。(9)本专利技术基于锁模激光器作为雷达系统的收发源，提高了系统的稳定性，同时降低了系统成本。利用双平衡马赫曾德尔强度调制器对锁模激光器进行雷达基带信号加载并且变频处理；利用光纤受激布里渊散射效应根据系统需要选择性放大特定的边带，通过低灵敏度光电探测器得到需要的载频信号。(10)基于该项技术产生的雷达收发系统，克服了传统电子学方法在带宽、重量、体积、电磁兼容等方面的难题。附图说明图1是本专利技术一种全光链增益收发一体化雷达系统的原理图。具体实施方式如图1所示，一种全光链路增益收发一体化雷达系统，包括脉冲锁模激光器1、波形处理模块、全光中继放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光链路增益收发一体化雷达系统，其特征在于，包括脉冲锁模激光器、波形处理模块、全光中继放大模块、宽带光电探测器、电环形开关、天线、接收模块；脉冲锁模激光器包括第一输出端口和第二输出端口；所述波形处理模块包括光输入端口c和光输出端口d，全光中继放大模块包括输出端口g，光输出端口c与脉冲锁模激光器的第一输出端口连接，输出端口d与全光中继放大模块的输入端口连接，全光中继放大模块的输出端口g与宽带光电探测器的输入端口连接；电环形开关包括一个输入端口h一个输出端口j和一个双向端口i，电环形开关输入端口h接收光电探测器输出的雷达信号并经过双向端口i输出给天线；天线，其用于发射雷达信号，另外，天线还接收探测回波信号，然后将探测的回波信号经过电环形开关的双向端口i输入给电环形开关的输出端口j；接收模块，其分为光输入端口l，电调制端口k，其中脉冲锁模激光器产生的光经过第二输出端口与光输入端口l连接输入到接收模块中，并且电环形开关的输出端口j与电调制端口k连接。

【技术特征摘要】
1.一种全光链路增益收发一体化雷达系统，其特征在于，包括脉冲锁模激光器、波形处理模块、全光中继放大模块、宽带光电探测器、电环形开关、天线、接收模块；脉冲锁模激光器包括第一输出端口和第二输出端口；所述波形处理模块包括光输入端口c和光输出端口d，全光中继放大模块包括输出端口g，光输出端口c与脉冲锁模激光器的第一输出端口连接，输出端口d与全光中继放大模块的输入端口连接，全光中继放大模块的输出端口g与宽带光电探测器的输入端口连接；电环形开关包括一个输入端口h一个输出端口j和一个双向端口i，电环形开关输入端口h接收光电探测器输出的雷达信号并经过双向端口i输出给天线；天线，其用于发射雷达信号，另外，天线还接收探测回波信号，然后将探测的回波信号经过电环形开关的双向端口i输入给电环形开关的输出端口j；接收模块，其分为光输入端口l，电调制端口k，其中脉冲锁模激光器产生的光经过第二输出端口与光输入端口l连接输入到接收模块中，并且电环形开关的输出端口j与电调制端口k连接。2.根据权利要求1所述的一种全光链路增益收发一体化雷达系统，其特征在于，波形处理模块包括第一强度调制器、码型发生器、连续波微波信号源，所述第一强度调制器包括光输入端口c，光输出端口d，电输入端口a,电输入端口b，所述光输入端口c与脉冲锁模激光器的第一输出端口连接，光输出端口d与全光中继放大模块的输入端口连接；所述码型发生器的输出端口与电输入端口a连接，连续波微波信号源与电输入端口b连接。3.根据权利要求1所述的一种全光链路增益收发一体化雷达系统，其特征在于，所述全光中继放大模块包括可调谐激光器、光环形器、色散位移光纤，所述光环形器包括输入端口e、双向端口f、输出端口g,输入端口e与可调谐激光器的输出端口连接，双向端口f与色散位移光纤连接，输出端口g与宽带光电探测器的输入端口连接。4.根据权利要求3所述的一种全光链路增益收发一体化雷达系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文惠，方高升，陈信伟，吴彭生，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34