带自干扰消除功能的高分辨率微波光子雷达探测方法技术

带自干扰消除功能的高分辨率微波光子雷达探测方法属于微波光子技术领域，该方法所用系统系统，包括激光器、双平行双偏振马赫曾德尔调制器、一个双驱动马赫曾德尔调制器、任意波形发生器、光耦合器、第一光电探测器、电功率放大器、发射天线、接收天线、低噪声放大器、第二光电探测器、低通滤波器和信号采集与处理模块。本发明专利技术克服了传统电子学雷达的劣势，实现了大带宽高分辨的功能微波光子系统的集成。了大带宽高分辨的功能微波光子系统的集成。了大带宽高分辨的功能微波光子系统的集成。

【技术实现步骤摘要】
带自干扰消除功能的高分辨率微波光子雷达探测方法


[0001]本专利技术属于微波光子
，更具体的说是一种微波光子雷达测距系统，是一种同时实现测距和射频信号自干扰消除的装置。

技术介绍

[0002]雷达的专利技术是20世纪人类最伟大的成就之一，它是利用电磁波来探测目标的电子设备，在发射端发射电磁波覆盖目标，并在接收端接收其回波，由此获得目标的距离、速度、方位、高度、形状等信息。
[0003]科技的进步促使各国军事实力增强，提高人们对生产生活的需求，这便要求雷达系统向着低成本、小体积、高精度、高分辨率、高实时性、抗干扰、多功能、可重构等方向发展。然而，传统的电学雷达由于受到“电子瓶颈”的限制，难以在高频率和大带宽方面取得突破。光子技术具备质量轻、传输损耗小、超带宽、高速率、抗电磁干扰、可重构可复用的优点，并且与微波技术优劣互补，因此，光子技术的优势正成为突破雷达高频宽带瓶颈限制的关键技术。
[0004]在众多种类的雷达中，连续波雷达是连续收发型的雷达，它的平均功率和最大功率是相同的，具有较低的截获概率、较强的抗杂波性能和不受速度盲区等技术特征。连续波雷达具有结构简单、体积小、集成性好的特点，广泛用于侦察雷达、截获体制雷达、低慢小目标等领域。但是，在发展中，连续波雷达也遇到了一定的困难，因为系统要同时进行收发，而且发射天线与接收天线之间的间距不够高，会使发射信号进入接收天线，对接收回波信号产生干扰，从而使弱回波信号被湮没，从而产生自干扰问题。由于存在着自干扰问题，导致信号的提取失败，导致接收器的灵敏度下降，导致信号的非线性影响，从而大大降低了接收器的性能。但是，很少有人将注意力集中在微波光子测距雷达中，关于如何消除自干扰，国内外有关的研究还很少。由于自干扰信号与回波信号同频，使用电滤波器很难过滤掉自干扰信号，因此，自干扰消除技术是微波连续波的关键。
[0005]现有的雷达系统中存在的自干扰问题无法直接滤除,存在的干扰信号会扰乱对回波信号的处理。虽然国内外已经研究出了一系列多功能微波光子探测系统，但尚未有人提出针对短距离高精度收发一体的雷达，对其在测距过程中存在的自干扰问题进行解决，从而实现准确定位的测距微波光子探测系统。

技术实现思路

[0006]鉴于上述原因，本专利技术的主要目标是，提出一种利用微波光子技术进行雷达测距及RF 自干扰消除技术的双重作用，利用微波雷达可以有效地解决传统电子雷达在带宽、体积、重量、电磁干扰等方面的不足，同时结合测距、RF自干扰技术，解决了雷达自干扰问题。
[0007]本专利技术具体技术方案如下：
[0008]一种基于微波光子技术的集测距与射频自干扰消除的双功能系统方法，所述方法的具体实现链路包括一个激光器、一个双平行双偏振马赫曾德尔调制器DP
‑
DPMZM、一个双
驱动马赫曾德尔调制器DDMZM、任意波形发生器、光耦合器OC、第一光电探测器、电功率放大器、发射天线、接收天线、低噪声放大器、第二光电探测器、低通滤波器和信号采集与处理模块，其中，DD
‑
MZM包括上臂子PM和下臂子PM，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤一：产生具有大瞬时带宽的探测信号，具体如下：
[0010]激光器产生的光信号注入DP
‑
DPMZM，作为光载波，将基带线性调频信号经过90
°
电桥后，加载到DP
‑
DPMZM上路子调制器的两个射频端口，并将MZM1、MZM2和上路主调制器的直流偏置点均设置在最高传输点，得到0阶与
±
4阶的信号，将DP
‑
DPMZM下路子调制器的射频端口短路，即使MZM3和MZM4作为强度调制器调节光载波的幅值，使下路光载波的幅值与上路光载波幅值功率相等。调节级联的偏振控制器(PC)，使其在两个垂直偏振态的光信号间引入180
°
的相位差，当经过45
°
起偏器后，得到
±
4阶的信号如图2中b点光谱所示。
[0011]接下来，利用50:50耦合器OC将MZM的输出信号分成两路，一路注入第一光电探测器，进行光电转换，得到八倍频线性调频信号如图2中c点光谱所示；
[0012]最后，先将该信号注入宽带电功率放大器进行放大，再利用发射天线发射到自由空间，作为雷达探测信号。
[0013]步骤二：距离探测并抑制自干扰信号
[0014]采用50:50耦合器OC，将MZM输出信号的另一路输入到双驱马赫曾德调制器 DD
‑
MZM中，并将DD
‑
MZM的偏压调整到最小偏压；DD
‑
MZM具有两个驱动信号，第一驱动信号是经过接收天线的接收，并由低噪声放大器接收到的微波信号，而第二驱动信号是已调制的发送信号，DD
‑
MZM的输出经过第二光电探测器和低通滤波后，由信号采集和处理模块进行采集，以获得低频信号，接下来，对该信号进行求解，便可得到目标的距离信息。
[0015]本专利技术在发射端，利用双平行双平行马赫曾德尔调制器DP
‑
DPMZM对任意波形发生器产生的中频线性调频信号进行八倍频操作，产生具有大瞬时带宽的线性调频(LFM)信号，并作为探测信号发射到自由空间。通过延迟调相后的发送信号和所接收的回波信号被用作双驱动马赫
‑
曾德调制器DD
‑
MZM。最后，通过调整双驱动马赫曾德尔调制器(DDMZM) 的直流偏置电压，对经上下PM调制的信号进行反向抵消，并通过解去自干扰后的低频信号，获得了目标的距离信息。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术是一种以微波光子技术为基础的测距与对消双重功能系统，它是一种将微波对消法与微波光雷达检测技术相结合的方法，通过单一的雷达探测到目标的距离，并对其进行射频自干扰消除。该方法能够生成八倍频率的信号，建立的探测链路尺寸较小，重量较轻，便于军用和民用领域使用，而且对收发一体雷达尤其是短程高精度收发一体雷达的自干扰问题得到了有效的解决。
附图说明
[0018]图1为基于微波光子技术调制实现雷达测距和射频自干扰消除技术的双功能系统的链路结构示意图。
[0019]图2(a)图1中a点频谱示意图
[0020]图2(b)图1中b点频谱示意图
[0021]图2(c)图1中c点频谱示意图
具体实施方式
[0022]针对目前的收发一体化雷达，尤其是近距离、高精度的收发一体雷达，由于自身的干扰，导致检测效果受到一定程度的影响，同时由于传统的检测方式构建的检测链路尺寸较大、重量较大，不利于军用和民用领域的使用。本专利技术提出了一种基于微波光子技术调制实现雷达测距和射频自干扰消除技术的双功能系统，利用雷达探测信号同时对目标的距离进行探测，最终实现雷达测距和射频自干扰消除。
[0023]本专利技术的基于微波光子技术调制实现雷达测距和射频自干扰消除技术的双功能系统探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.带自干扰消除功能的高分辨率微波光子雷达探测系统，其特征在于：一激光器(1)，用于输入到双平行双偏振马赫曾德尔调制器(2)提供连续探测光；一双平行双偏振马赫曾德尔调制器(2)，用加载的线性调频信号调制输入光，输出
±
4阶的调制光信号；一90
°
电桥(3)，用于为线性调频信号提供90
°
的相位差；一第一光电探测器(4)，用于将马赫曾德尔调制器(2)调制得到的光信号进行光电转换由此得到八倍频信号；一发射天线(5)，将倍频信号发射出去；一双驱动马赫
‑
曾德尔调制器(6)，用于调制来自于双平行双偏振马赫曾德尔调制器(2)的光信号，来自于第一光电探测器(4)和接收天线(9)的信号作为调制射频信号，在双驱动马赫
‑
曾德尔调制器(6)处实现射频自干扰消除和接收天线(8)接收的回波信号的调制；一滤波器(7)，用于选择所需的频率信号；一第二光电探测器(8)，用于将滤波器(6)得到的光信号转换成电信号，得到回波的时间信息；一接收天线(9)，接收回波信号。2.应用如权利要求1所述系统的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：产生具有大瞬时带宽的探测信号；将续波激光器所产生的光信号表示为E(t)＝E0exp(jω0t)，其中的E0和ω0分别表示这个光信号的振幅以及中心角频率，式子中的j表示虚数单位；利用任意波形发生器产生电学基带线性调频信号，可表示为：即其频率为f(t)＝f
m
+k
·
t,其中f
m
为该信号的中心频率，k为调频斜率，V
LFM
表示该基带线性调频信号的幅值，T表示信号的持续时间，将基带线性调频信号经过90
°
电桥后，加载到DP
‑
DPMZM上路子调制器的两个射频端口，并将MZM1、MZM2和上路主调制器的直流偏置点均设置在最高传输点，则此路的输出光信号可表示为此处的m0为DP
‑
DPMZM的调制系数，即m0＝πV
LFM
/V
π1
，其中V
π1
为该调制器DP
‑
DPMZM的半波电压,V
LFM
为线性调频信号的幅值。J
n
(m0)为第一类贝塞尔函数，此处n的值代表边带的阶数，例如：J0(m0)代表载波幅值，J4(m0)代表正四阶边带幅值，J
‑4(m0)代表负四阶边带幅值；将DP
‑
DPMZM下路子调制器的射频端口短路，即使MZM3和MZM4作为强度调制器调节光载波的幅值，使下路光载波的幅值与上路光载波幅值功率相等，如图2中a点光谱所示；调节级联的偏振控制器(PC)，使其在两个垂直偏振态的光信号间引入180
°
的相位差，当经过45
°
起偏器后，光信号可表示为两路的光载波由于幅值相等，相位相反，实现了干涉相消，即实现了载波抑制的正、负四阶光边带信号产生，将此光信号输入到光电探测器中，所得的光电流表示为i(t)
∝
cos(2π(8f<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱厦，张垭，杨登才，王云新，杨锋，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：