多功能雷达全光接收处理系统和处理方法技术方案

一种多功能雷达全光接收处理系统和处理方法。其构成包括：多通道光信号模块、脉冲光源、第一波分复用模块、光子采样门、第二波分复用模块、PD阵列、EDAC阵列。该方法基于光子参量采样技术，仅通过一个光子采样门，同时实现多个通道的雷达接收信号的采样，再进行后端并行数据处理，从而极大简化了多功能雷达接收系统的架构。该方法可以广泛应用于多波段的雷达、MIMO雷达以及相控阵雷达等多种多功能雷达的接收机中。

All-Optical Receiving and Processing System and Processing Method for Multifunctional Radar

A multifunctional radar all-optical receiving and processing system and its processing method are presented. Its structure includes: multi-channel optical signal module, pulse light source, first wavelength division multiplexing module, photon sampling gate, second wavelength division multiplexing module, PD array, EDAC array. Based on the photon parametric sampling technology, this method can sample the radar received signals of multiple channels through only one photon sampling gate, and then process the data in parallel at the back end, which greatly simplifies the structure of the multi-function radar receiving system. This method can be widely used in multi-functional radar receivers such as multi-band radar, MIMO radar and phased array radar.

【技术实现步骤摘要】
多功能雷达全光接收处理系统和处理方法
本专利技术涉及微波光子信号处理领域，具体是一种多功能雷达全光接收系统和处理方法。
技术介绍
随着现代电子信息技术的不断发展，多功能综合一体化已成为未来电子信息系统的发展趋势。在雷达系统中，能够将电子对抗、目标搜索、目标成像、通信等多种功能综合在一起成为未来雷达系统的发展方向，然而，实现上述功能的设备往往工作在不同的波段和带宽条件下，因此需要多波段、可重构的雷达系统。其中，多波段可重构的多功能雷达接收机是实现上述雷达系统的重要组成部分。为了能实现多种功能并覆盖多个波段的频率范围的信号接收，需要对雷达接收机进行综合设计。最直接的方案是组合式接收机：用多个接收机并列，或者是多个设备并列，每个接收机覆盖某个单一的频段，或者每个设备完成单一的功能。这也是目前最常用的方式，同时由于现在普遍使用的雷达接收机都是超外差式接收机，其中很多元器件必须使用分离器件，所以集成度很低，从而导致体积庞大，资源利用率低。随着现代集成电路技术的飞速发展，出现了多种可全集成化的单片接收机，包括零中频接收机和低中频接收机，它们都具有结构简单、体积小、全集成、频率覆盖范围宽、输出带宽高等优点。然而上述的接收机仍需对接收到的不同波段的信号进行模拟下变频处理。从而增加了模拟前端的复杂度，限制了其在多功能雷达接收机中的应用。随着微波光子学技术的发展，其在雷达信号接收领域具有广泛的应用，一方面光子模数转换技术具有低时间抖动、大带宽的优势，可以直接对多波段的射频信号进行高性能宽带直接采样[J.Kim,etal.,“Photonicsubsamplinganalog-to-digitalconversionofmicrowavesignalsat40-GHzwithhigherthan7-ENOBresolution,”OpticsExpress,vol.16,no.21,pp.16509-16515,2008.]，从而在全数字域实现多功能雷达信号接收。另一方面基于光子真时延迟线技术有效地克服传统相控阵天线中的孔径渡越时间的限制[K.Garenaux,etal.,"RecentbreakthroughsinRFphotonicsforradarsystems,"AerospaceandElectronicSystemsMagazine,IEEE,vol.22,pp.3-8,2007.]。然而，目前基于微波光子技术的多功能雷达接收系统研究尚处于初步阶段，系统的重构性不高，对于同时多个波段信号的雷达信号接收仍需要多个接收机系统，从而限制了微波光子技术在多功能雷达接收系统中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种多功能雷达全光接收系统和处理方法。该方法基于光子参量采样技术，仅通过一个光子采样门，同时实现多个通道的雷达接收信号的采样，再进行后端并行数据处理，从而极大简化了多功能雷达接收系统的架构。该方法可以广泛应用于多波段的雷达、MIMO雷达以及相控阵雷达等多种多功能雷达的接收机中。本专利技术的技术解决方案如下：一种多功能雷达全光接收处理系统，其特点在于，包括：多通道光信号模块、脉冲光源、第一波分复用模块、光子采样门、第二波分复用模块、PD阵列、EADC阵列，具体的连接关系如下：当系统作为相控阵雷达的接收机时，所述的多通道光信号模块包含N个雷达信号接收通道，由N路不同波长的连续光源、N个接收天线、N路电光调制器和N路可调延时单元构成，所述的N路不同波长的连续光源的第一输出端与所述的电光调制器的第一输入端相连，所述的N个接收天线的第一输出端与所述的N路电光调制器的第二输入端相连，所述的N路电光调制器的第一输出端与所述的N路可调延时单元的第一输入端相连，所述的N路可调延时单元的第一输出端作为所述的多通道光信号模块的N路光信号输出端，所述的多通道光信号模块的N路光信号输出端分别与第一波分复用模块的N路输入端相连，所述的第一波分复用模块的第一输出端与所述的光子采样门的第一输入端相连，所述的脉冲光源的第一输出端与所述的光子采样门的第二输入端相连，所述的光子采样门的第一输出端与所述的第二波分复用模块的第一输入端相连，所述的第二波分复用模块的输出端与所述的PD阵列的单一PD单元的第一输入端直接相连，所述的单一PD单元的第一输出端与所述的从而进行数据处理；当系统作为多波段雷达、MIMO或其他雷达的接收机时，所述的多通道光信号模块包含N个雷达信号接收通道，由N路不同波长的连续光源、N个接收天线和N路电光调制器构成，所述的N路不同波长的连续光源的第一输出端与所述的电光调制器的第一输入端相连，所述的N个接收天线的第一输出端与所述的N路电光调制器的第二输入端相连，所述的N路电光调制器的第一输出端作为所述的多通道光信号模块的N路光信号输出端，所述的多通道光信号模块的N路光信号输出端分别与第一波分复用模块的N路输入端相连，所述的第一波分复用模块的第一输出端与所述的光子采样门的第一输入端相连，所述的脉冲光源的第一输出端与所述的光子采样门的第二输入端相连，所述的光子采样门的第一输出端与所述的第二波分复用模块的第一输入端相连，所述的第二波分复用的N个输出端分别与所述的PD阵列的N个PD单元的第一输入端相连，所述的N个PD单元的第一输出端与所述的EADC阵列的N个EADC单元的第一输入端相连，进行信号的并行处理。利用上述多功能雷达全光接收处理系统的多功能雷达全光接收处理方法，其特点在于该方法包括下列步骤：①N个不同波长(λ1、λ2、……λN)的连续光载波作为多功能雷达接收天线的N个接收通道的N路光域信号经过第一波分复用模块复用为一路信号，与采样脉冲光(λsampling)在光子非线性介质中作用，在所述的光子采样门实现全光采样；此外，若系统作为N通道激光雷达的接收单元，激光雷达接收到的N路光信号可直接作为N路光域信号，经过第一波分复用模块复用为一路信号后与采样脉冲光在所述的光子采样门进行全光采样；②所述的光子采样门采样后同时产生与N通道接收光信号对应的N通道的闲频光信号(λi1、λi2、……λiN)，即对N路接收信号实现了同时采样；再经过第二波分复用模块将采样后生产的闲频光信号(λi1、λi2、……λiN)分成N路分别经过所述的N个PD阵列和所述的EADC阵列的N个EADC单元的进行信号处理，即完成了多功能雷达的同时并行接收；③对于相控阵雷达接收，本方法同样适用：N路光域信号首先经过所述的N路可调延时单元的延时调节后，再经所述的光子采样门进行全光采样，全光采样产生N路闲频光信号(λi1、λi2、……λiN)，再经过第二波分复用模块(或滤波器)将N路闲频光(λi1、λi2、……λiN)同时滤出为一路信号，再经过所述的单一PD阵列和所述的EADC阵列的单一EADC单元的进行信号处理就可以实现相控阵的接收波束扫描。基于以上技术特点，本专利技术具有以下优点：1.基于全光采样技术，能同时对多路雷达接收的信号进行采样，从而极大简并了雷达接收系统。2.该方法可广泛应用于相控阵雷达、MIMO雷达、多波段雷达等多种多功能雷达系统，能够实现多功能雷达接收系统的模块化、可重构发展。附图说明图1为本专利技术多功能雷达全光接收处理系统的结构示意图。图2为多通道光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能雷达全光接收处理系统，其特征在于，包括：多通道光信号模块(1)、脉冲光源(2)、第一波分复用模块(3)、光子采样门(4)、第二波分复用模块(5)、PD阵列(6)、EADC阵列(7)，具体的连接关系如下：当系统作为相控阵雷达的接收机时，所述的多通道光信号模块(1)包含N个雷达信号接收通道，由N路不同波长的连续光源(1‑1)、N个接收天线(1‑2)、N路电光调制器(1‑3)和N路可调延时单元(1‑4)构成，所述的N路不同波长的连续光源(1‑1)的第一输出端与所述的电光调制器(1‑3)的第一输入端相连，所述的N个接收天线(1‑2)的第一输出端与所述的N路电光调制器(1‑3)的第二输入端相连，所述的N路电光调制器(1‑3)的第一输出端与所述的N路可调延时单元(1‑4)的第一输入端相连，所述的N路可调延时单元(1‑4)的第一输出端作为所述的多通道光信号模块(1)的N路光信号输出端，所述的多通道光信号模块(1)的N路光信号输出端分别与第一波分复用模块(3)的N路输入端相连，所述的第一波分复用模块(3)的第一输出端与所述的光子采样门(4)的第一输入端相连，所述的脉冲光源(2)的第一输出端与所述的光子采样门(4)的第二输入端相连，所述的光子采样门(4)的第一输出端与所述的第二波分复用模块(5)的第一输入端相连，所述的第二波分复用模块(5)的输出端与所述的PD阵列(6)的单一PD单元(6‑1)的第一输入端直接相连，所述的单一PD单元(6‑1)的第一输出端与所述的从而进行数据处理；当系统作为多波段雷达、MIMO或其他雷达的接收机时，所述的多通道光信号模块(1)包含N个雷达信号接收通道，由N路不同波长的连续光源(1‑5)、N个接收天线(1‑6)和N路电光调制器(1‑7)构成，所述的N路不同波长的连续光源(1‑5)的第一输出端与所述的电光调制器(1‑7)的第一输入端相连，所述的N个接收天线(1‑6)的第一输出端与所述的N路电光调制器(1‑7)的第二输入端相连，所述的N路电光调制器(1‑7)的第一输出端作为所述的多通道光信号模块(1)的N路光信号输出端，所述的多通道光信号模块(1)的N路光信号输出端分别与第一波分复用模块(3)的N路输入端相连，所述的第一波分复用模块(3)的第一输出端与所述的光子采样门(4)的第一输入端相连，所述的脉冲光源(2)的第一输出端与所述的光子采样门(4)的第二输入端相连，所述的光子采样门(4)的第一输出端与所述的第二波分复用模块(5)的第一输入端相连，所述的第二波分复用(5)的N个输出端分别与所述的PD阵列(6)的N个PD单元的第一输入端相连，所述的N个PD单元的第一输出端与所述的EADC阵列(7)的N个EADC单元的第一输入端相连，进行信号的并行处理。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能雷达全光接收处理系统，其特征在于，包括：多通道光信号模块(1)、脉冲光源(2)、第一波分复用模块(3)、光子采样门(4)、第二波分复用模块(5)、PD阵列(6)、EADC阵列(7)，具体的连接关系如下：当系统作为相控阵雷达的接收机时，所述的多通道光信号模块(1)包含N个雷达信号接收通道，由N路不同波长的连续光源(1-1)、N个接收天线(1-2)、N路电光调制器(1-3)和N路可调延时单元(1-4)构成，所述的N路不同波长的连续光源(1-1)的第一输出端与所述的电光调制器(1-3)的第一输入端相连，所述的N个接收天线(1-2)的第一输出端与所述的N路电光调制器(1-3)的第二输入端相连，所述的N路电光调制器(1-3)的第一输出端与所述的N路可调延时单元(1-4)的第一输入端相连，所述的N路可调延时单元(1-4)的第一输出端作为所述的多通道光信号模块(1)的N路光信号输出端，所述的多通道光信号模块(1)的N路光信号输出端分别与第一波分复用模块(3)的N路输入端相连，所述的第一波分复用模块(3)的第一输出端与所述的光子采样门(4)的第一输入端相连，所述的脉冲光源(2)的第一输出端与所述的光子采样门(4)的第二输入端相连，所述的光子采样门(4)的第一输出端与所述的第二波分复用模块(5)的第一输入端相连，所述的第二波分复用模块(5)的输出端与所述的PD阵列(6)的单一PD单元(6-1)的第一输入端直接相连，所述的单一PD单元(6-1)的第一输出端与所述的从而进行数据处理；当系统作为多波段雷达、MIMO或其他雷达的接收机时，所述的多通道光信号模块(1)包含N个雷达信号接收通道，由N路不同波长的连续光源(1-5)、N个接收天线(1-6)和N路电光调制器(1-7)构成，所述的N路不同波长的连续光源(1-5)的第一输出端与所述的电光调制器(1-7)的第一输入端相连，所述的N个接收天线(1-6)的第一输出端与所述的N路电光调制器(1-7)的第二输入端相连，所述的N路电光调制器(1-7)的第一输出端作为所述的多通道光信号模块(1)的N路光信号输出端，所述的多通道光信号模块(1)的N路光信号输出端分别与第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹卫文，于磊，陈建平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31