射频多啁啾线性调频步进信号生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，利用光开关将单频连续光载波转换为周期性光脉冲信号后输入循环移频环路；将线性调频电脉冲信号输入循环移频环路中的被设置为抑制载波单边带调制模式的电光调制器，并令以下条件得到满足：

【技术实现步骤摘要】
射频多啁啾线性调频步进信号生成方法及装置
本专利技术涉及一种射频信号生成方法，尤其涉及一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法。
技术介绍
早期雷达系统中，发射信号使用单一载频信号，单频信号导致雷达的距离分辨率和速度分辨率两项重要指标相互制约，脉冲压缩技术极好地解决了这一矛盾。在脉冲压缩雷达系统中，常用的信号有线性调频信号、非线性调频信号以及相位编码信号。其中，线性调频信号因易产生易处理的优越性能成为脉冲压缩雷达中发展最成熟的一种信号。线性调频信号具有大时宽带宽积(Time-BandwidthProduct,TBWP)，即信号的脉冲宽度和调频带宽的乘积，可以增加探测距离，提高距离分辨率，其相位谱具有平方律特性，在脉冲压缩过程中可以获得较大的压缩比，所用的匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感，即可以用一个匹配滤波器处理具有不同多普勒频移的回波信号，大大简化了雷达信号处理系统。现代雷达系统中通常采用线性调频微波信号作为探测信号，通过比较回波信号与参考信号的瞬时频率，获得目标距离速度相关信息。调频连续波激光雷达采用了与之相似的技术，利用线性调频光信号作为探测信号利用发射信号频率随时间的线性变化并测量接收信号频率的方法得到目标的距离信息和多普勒信息，为了克服单啁啾信号的距离—多普勒耦合，采用多个啁啾率，即调频斜率的线性调频脉冲信号作为发射信号，通过对发射信号以及接收信号的频率进行相关处理，不仅能够得到目标的距离，还可以得出目标的径向速度。徐忠扬等人在"SimultaneousReal-TimeRangingandVelocimetryviaaDual-SidebandChirpedLidar"(ZhongyangXu,LiangzunTang,HongxiangZhang,andShilongPan."SimultaneousReal-TimeRangingandVelocimetryviaaDual-SidebandChirpedLidar."IEEEPhotonicsTechnologyLetters,29.24(2017):2254-2257)中提出用正负双啁啾的光学信号，通过计算拍频得到的两个单频信号的和与差获取目标距离和速度信息。同理，在调频连续波雷达中，采用射频多啁啾线性调频信号作为发射信号，并与接收信号拍频，即可得到多个单频信号，从而得到目标的距离和速度信息。调频连续波雷达的距离分辨率取决于发射信号的带宽，为了获得更高的距离分辨率，所发射的信号需要具有更大的调制带宽。苏园园等人在“光学线性调频步进信号合成与高分辨测距演示”(苏园园,吴谨,赵志龙,等.光学线性调频步进信号合成与高分辨测距演示[J].强激光与粒子束,2014,26(10):101016.)一文中，利用分立激光器合成大带宽线性调频步进信号(FSCS)激光信号源以实现高分辨测距，该方案产生的线性调频步进信号带宽合成后虽然可以达到大带宽，但是啁啾率单一，不能进行测距，具有一定的应用局限性，该文方案中，合成线性调频步进信号需要多台线性调频激光光源，设备成本大，同时使用多台独立激光器不易获得相干光源，对激光器要求较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，可产生多种射频频段内不同啁啾率的线性调频步进信号，啁啾步进参数及带宽可控，信号带宽范围大，结构简单，实现成本低。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，利用光开关将单频连续光载波转换为周期性光脉冲信号后输入循环移频环路；将线性调频电脉冲信号输入循环移频环路中的被设置为抑制载波单边带调制模式的电光调制器，并令以下条件得到满足：其中Tpw和Tpp分别为所述周期性光脉冲信号的脉宽和周期，TOFSL为光信号在所述循环移频环路中循环一次所引入的延时，N为大于1的整数，表示在一个脉冲周期内光信号在所述循环移频环路中的循环次数；将循环移频环路的输出信号和所述单频连续光载波的分束光信号合路后进行相干探测，得到啁啾率及带宽呈周期性递增的射频多啁啾线性调频步进信号。进一步地，所述射频多啁啾线性调频步进信号生成方法还包括：调节所述线性调频电脉冲信号的啁啾率以控制所述射频多啁啾线性调频步进信号的啁啾步进参数及带宽。优选地，所述循环移频环路包括两个光耦合器及电光调制器、光滤波器；所述光滤波器对于频率在f0+fc+kt～f0+(N-1)×(fc+kt),t∈(0,Tpw)的光信号，工作在带通模式，对于频率为f0+N×(fc+kt),t∈(0,Tpw)及以上频率的光信号，工作在带阻模式，其中，f0为所述单频连续光载波的频率，fc和k分别为所述线性调频电脉冲信号的初始频率和啁啾率。更进一步地，所述循环移频环路还包括光放大器。优选地，所述光开关为声光调制器。基于同一专利技术构思还可以得到以下技术方案：一种射频多啁啾线性调频步进信号生成装置，包括：光源，用于生成单频连续光载波；光开关，用于将单频连续光载波转换为周期性光脉冲信号；循环移频环路，用于对所述周期性光脉冲信号进行循环移频操作，该环路中的电光调制器被设置为抑制载波单边带调制模式在其电输入端输入线性调频电脉冲信号，该循环移频环路满足以下条件：其中Tpw和Tpp分别为所述周期性光脉冲信号的脉宽和周期，TOFSL为光信号在所述循环移频环路中循环一次所引入的延时，N为大于1的整数，表示在一个脉冲周期内光信号在所述循环移频环路中的循环次数；光耦合器，用于将循环移频环路的输出信号和所述单频连续光载波的分束光信号合路；光电探测器，用于对合路信号进行相干探测，输出啁啾率及带宽呈周期性递增的射频多啁啾线性调频步进信号。优选地，所述循环移频环路包括两个光耦合器及电光调制器、光滤波器；所述光滤波器对于频率在f0+fc+kt～f0+(N-1)×(fc+kt),t∈(0,Tpw)的光信号，工作在带通模式，对于频率为f0+N×(fc+kt),t∈(0,Tpw)及以上频率的光信号，工作在带阻模式，其中，f0为所述单频连续光载波的频率，fc和k分别为所述线性调频电脉冲信号的初始频率和啁啾率。进一步地，所述循环移频环路还包括光放大器。优选地，所述光开关为声光调制器。相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：一、本专利技术突破了传统方法对产生的信号的带宽限制，可以提高所产生的射频线性调频信号的带宽，带宽仅受限于光电探测器和光滤波器的带宽。二、本专利技术突破了传统方法对产生的线性调频信号啁啾率的限制，可以产生多啁啾线性调频宽带信号。三、本专利技术所产生的射频多啁啾线性调频步进信号，其啁啾步进参数及带宽可控，通过改变光开关打开的持续时间，光开关的开闭周期和光在循环移频模块绕一圈的时间改变产生的多啁啾信号的数量，同时改变加载的线性调频电信号就可以根据需求改变多啁啾信号的啁啾步进率及带宽。附图说明图1为本专利技术射频多啁啾线性调频步进信号产生装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，其特征在于，利用光开关将单频连续光载波转换为周期性光脉冲信号后输入循环移频环路；将线性调频电脉冲信号输入循环移频环路中的被设置为抑制载波单边带调制模式的电光调制器，并令以下条件得到满足：

【技术特征摘要】
1.一种射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，其特征在于，利用光开关将单频连续光载波转换为周期性光脉冲信号后输入循环移频环路；将线性调频电脉冲信号输入循环移频环路中的被设置为抑制载波单边带调制模式的电光调制器，并令以下条件得到满足：其中Tpw和Tpp分别为所述周期性光脉冲信号的脉宽和周期，TOFSL为光信号在所述循环移频环路中循环一次所引入的延时，N为大于1的整数，表示在一个脉冲周期内光信号在所述循环移频环路中的循环次数；将循环移频环路的输出信号和所述单频连续光载波的分束光信号合路后进行相干探测，得到啁啾率及带宽呈周期性递增的射频多啁啾线性调频步进信号。


2.如权利要求1所述射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，其特征在于，还包括：调节所述线性调频电脉冲信号的啁啾率以控制所述射频多啁啾线性调频步进信号的啁啾步进参数及带宽。


3.如权利要求1所述射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，其特征在于，所述循环移频环路包括两个光耦合器及电光调制器、光滤波器；所述光滤波器对于频率在f0+fc+kt～f0+(N-1)×(fc+kt),t∈(0,Tpw)的光信号，工作在带通模式，对于频率为f0+N×(fc+kt),t∈(0,Tpw)及以上频率的光信号，工作在带阻模式，其中，f0为所述单频连续光载波的频率，fc和k分别为所述线性调频电脉冲信号的初始频率和啁啾率。


4.如权利要求3所述射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，其特征在于，所述循环移频环路还包括光放大器。


5.如权利要求1所述射频多啁啾线性调频步进信号生成方法，其特征在于，所述光开关为声光调制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚梅，潘时龙，李露，刘策，马丛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32