调频连续波激光雷达调频非线性响应系数测量方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了调频连续波激光测距雷达光源调频非线性响应系数测量方法：信号发生器产生锯齿波调频信号输入到驱动电路中并驱动激光器工作，激光器输出的调制信号光通过第一耦合器分为两路光，一路光通过环形器发射到被测物体，由被测物体返回的回光由环形器接收，回光与另一路光由第二耦合器耦合，第二个耦合器输出的光被光电探测器接收，通过信号处理电路对的到的拍频信号进行处理，通过计算机软件处理得到差频频率并计算出非线性调频系数。本发明专利技术不仅可以精确测量出调频非线性的系数而且给系统进行调频非线性校正提供了十分关键的参数，对提高了调频连续波激光雷达测距雷达的调频线性度以及系统速度和距离测量的精度有着重要的意义。

Frequency modulation continuous wave laser radar frequency modulation nonlinear response coefficient measuring method and device

The present invention provides a method for measuring the coefficient of frequency modulation continuous wave laser ranging radar source FM: nonlinear response signal generator generates a sawtooth FM signal input into the driving circuit and the driving laser modulation signal, laser light through the first coupler is divided into two road light, a light emission by the circulator to the object to be measured by. The object returned by the light received by the light circulator, and another optical path by second coupler, second coupler output light received by photoelectric detectors, the signal processing circuit of the beat frequency signal is processed by computer software to get the frequency difference frequency and calculate the nonlinear frequency modulation coefficient. The invention not only can accurately measure the coefficient of nonlinear frequency modulation and nonlinear frequency modulation system to provide parameter is the key of the correction, is of great significance to improve the frequency modulated continuous wave laser radar ranging radar FM linearity and speed and precision of distance measurement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调频连续波激光雷达测量技术，尤其涉及一种调频连续波激光雷达调频非线性响应系数测量方法和装置。
技术介绍
：由于受到窄线宽激光器技术和线性调频技术的制约，最早采用调频连续波技术的雷达并非激光雷达而是微波雷达，但调频连续波微波雷达受到探测精度等因素的制约，因此，随着激光调制技术和窄线宽激光器技术的发展，调频连续波激光雷达在空间飞行任务对距离和速度测量中得到广泛应用。调频连续波激光雷达通过向目标发射线性调制的激光信号，接收目标反射回的回波信号，发射信号和回波信号混频后输出差频信号，通过计算差频信号频率推算出目标的距离和速度信息。在实际中由于受到环境以及器件本身响应的影响，由激光器发出的调制信号光并不是理想的线性调频信号，使得发射信号和回波信号混频后的差频信号不再是单一的频率，差频信号的提取会出现误差从而导致了系统测距和测速精度降低。因此线性调频连续波激光雷达的测距测速精度取决于调频信号的线性度。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.调频连续波激光雷达调频非线性响应系数测量方法，其特征在于包括以下步骤：1）信号发生器产生锯齿波信号作为调制信号加载到驱动电路中，所述驱动电路通过恒流源驱动模块和所述信号发生器输入的调制信号产生调制电流驱动半导体激光器处于调频工作状态；取锯齿波上升时间段的中心点为时间轴的原点(t=0)，该时间点处对应于激光调频输出的中心工作频率f0，则激光输出的调频频率表达式为：f(t)=f0+kt+αt2+βt3+γt4    ①其中，k为线性调频的斜率，B为调制深度，T为锯齿波调制周期；α为二阶调频非线性系数，β为三阶调频非线性系数，γ为四阶调频非线性系数；锯齿波上升沿阶的时间段对应于①式中-T/2&l...

【技术特征摘要】
1.调频连续波激光雷达调频非线性响应系数测量方法，其特征在于
包括以下步骤：
1）信号发生器产生锯齿波信号作为调制信号加载到驱动电路中，所
述驱动电路通过恒流源驱动模块和所述信号发生器输入的调制信号产生
调制电流驱动半导体激光器处于调频工作状态；取锯齿波上升时间段的中
心点为时间轴的原点(t=0)，该时间点处对应于激光调频输出的中心工作
频率f0，则激光输出的调频频率表达式为：
f(t)=f0+kt+αt2+βt3+γt4①
其中，k为线性调频的斜率，B为调制深度，T为锯齿波调制周期；
α为二阶调频非线性系数，β为三阶调频非线性系数，γ为四阶调频非线
性系数；锯齿波上升沿阶的时间段对应于①式中-T/2<t<T/2这个取值范
围。
2）所述半导体激光器发出的调频激光输入到第一耦合器中，所述第
一耦合器将所述调制激光分为两部分，一部分作为发射信号由所述第一耦
合器的第一输出端口输出到环形器的第一输入端口；另一部分作为本振光
信号由所述第一耦合器的第二输出端口输出到第二耦合器的第一输入端
口；
所述本振光信号的频率为：
f1(t)=f0+kt+αt2+βt3+γt4②
3）所述环形器的第一输出端口将所述发射信号传输到发射天线中；
所述发射天线向被测物体所在空间发射所述发射信号，被测物体接收到所
述发射信号后将会反射一部分光回信号到所述接收天线，所述回光信号传
入到所述环形器的第二输入端口，并由所述环形器的第二输出端口输入到

\t所述第二耦合器的第二输入端口；
所述回光信号的频率为：
f2(t)=f0+k(t-τ)+α(t-τ)2+β(t-τ)3+γ(t-τ)4③
其中τ为延迟时间，R为被测物体与雷达间的距离，c为光波在空
间传输的速度。
4）所述第二耦合器将接收到的本振光信号和所述回光信号耦合成差
频信号，并将所述差频信号通过所述第二耦合器的输出端输入到光电探测
器中；
由②式减去③式，可得差频信号的频率表达式为：
fb=(kτ-ατ2+βτ3-γτ4)+(2ατ-3βτ2+4γτ3)t+(3βτ-6γτ2)t2+4γτt3④
5）所述光电探测器将接收到的所述差频信号进行光电转换将光信号
转为模拟电信号，并将所述模拟电信号输入到信号处理电路中进行放大、
滤波、A/D转换和FPGA数据采集，将采集到的数据输入到计算机中进行
处理；
6）当所述被测物体距离固定时，所述延迟时间τ也为固定；所述计算
机将采集到的差频电信号数据均匀分段，记录各段中点所对应的时间，对
每段进行傅里叶变换，在功率谱中最大幅度所对应的频率值即是每段的频
率值，得到差频信号频率曲线，将所述差频信号频率曲线进行曲线拟合，
通过计算得出调频非线性...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志立，蒲继雄，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35