一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法，包括微波光子信号产生单元，包括参考激光器、扫频激光器、PolM、IL、PolDM、光开关、PC、Pol、掺铒光纤放大器和PD，所述参考激光器用于产生参考连续波光载波，所述扫频激光器用于产生宽带连续波光载波，所述宽带连续波光载波和参考连续波光载波经过合束后，进行第一光电转换产生目标雷达信号。本发明专利技术一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法，具有很好的可重构性和可调谐性；在不用注入大带宽基带信号的条件下，就可以产生超宽带LFM信号，本发明专利技术所生成的超宽带LFM信号具有啁啾率、时域持续时间和带宽可以独立调谐，具有很好的可调谐性。很好的可调谐性。很好的可调谐性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法


[0001]本专利技术涉及电子通信
，特别涉及一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法。

技术介绍

[0002]线性调频(LFM)信号是当前雷达领域广泛使用的信号，随着雷达系统的不断发展，其对LFM信号的瞬时带宽需求日益增长。受限于电子器件的频率响应和带宽限制，传统电子波形产生技术已经难以满足现代雷达对超宽带高性能LFM信号的需求。受益于光纤链路的大带宽、低损耗特性，以及光电电光器件的低噪声、超宽带特性，基于微波光子的超宽带波形产生技术在现代雷达中的应用日益增长。当具有较大TBWP的雷达信号通过匹配滤波器时，长脉冲被压缩为短脉冲，获得短脉冲所带来的更佳的距离分辨力,因此可以有效地克服雷达信号在接收过程中的噪声影响,提高雷达系统的距离分辨率和速度分辨率。
[0003]现有的微波光子产生宽带可重构雷达信号的方法大致可以分成外调制倍频法、光子数模转换法、波长
‑
时间映射法和傅里叶锁模光电振荡器法。虽然上述这几种方法都可以在一定程度上实现雷达信号带宽、中心频率或者脉冲宽度的重构，但是它们都有各自的局限性。
[0004]现代雷达系统工作场景的复杂化和多样化直接对雷达的性能参数、探测能力、工作水平提出了更高的标准。与此同时，除了军用领域外，现代雷达系统在民用领域也得到了大力地推广和使用，例如车载毫米波雷达。作为现代雷达系统的一个重要组成部分，信号源所生成雷达信号的各项参数将会直接影响到雷达的探测性能。TBWP是衡量雷达信号的关键参数，单载频矩形脉冲信号的时宽和带宽相互影响，无法同步得到较长的时域持续时间和较大的带宽。因此信号源需要产生其他形式的雷达信号来解决上面所描述的问题。以匹配滤波为关键点的脉冲压缩技术极大地提高了雷达信号的TBWP。对雷达信号进行匹配滤波处理既可以获得长脉冲所带来的较大能量，还可以获得短脉冲所带来的更佳距离分辨力。作为常见的脉冲压缩信号，LFM信号在雷达、地震学、声纳、水声声学等多个领域都得到了广泛地应用。
[0005]现代雷达系统向着更高载波频率、更宽信号带宽、更高分辨力、更广探测范围、更远作用距离和更精准探测精度的方向发展，这就需要信号源所生成的LFM信号具有高载频、大带宽、大时间带宽积。虽然基于微波光子学的LFM信号生成技术目前还处于发展阶段并存在不成熟的地方，但微波光子学已经向国内外研究学者们展现出其广阔的发展空间和丰富的应用领域。为此，本专利技术提出一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法，其结构简单合理，方便推广。
[0007]一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法，包括微波光子信号产生单元，包
括参考激光器、扫频激光器、PolM、IL、PolDM、光开关、PC、Pol、掺铒光纤放大器和PD，所述参考激光器用于产生参考连续波光载波，所述扫频激光器用于产生宽带连续波光载波，所述宽带连续波光载波和参考连续波光载波经过合束后，进行第一光电转换产生目标雷达信号；
[0008]S1、扫频激光器发出窄线宽且幅度稳定的光波，因受注入电流的控制，光波的频率随时间呈周期性变化；扫频激光器输出的光波，其频率包络为周期性三角形，
[0009]从扫频激光器发出的光波通过PC1注入到PolM中，其中PC1的作用是使入射光波的偏振方向与PolM两主轴之间的夹角呈45
°
，注入PolM的RF驱动信号，
[0010]S2、PolM输出的光信号通过IL后，滤除掉了
‑
3阶光边带和+4阶光边带，保留下了+3阶光边带和
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4阶光边带，这两个光边带的频率差是RF驱动信号中心频率的七倍；
[0011]IL输出的光信号为具有正交偏振态的双波长光信号，每个偏振态上都由+3阶光边带和
‑
4阶光边带组成；调整PC2使两个主轴旋转45
°
，这样+3阶光边带和
‑
4阶光边带就会分别沿着相对于x轴的45
°
和135
°
方向；
[0012]S3、然后将具有正交偏振态的双波长光信号注入到PolDM中，PolDM包括偏振分束器、偏振合束器和时间延时器，时间延时器通常在一个偏振态上，它的作用是为一个偏振态提供时间延时；
[0013]根据PolDM的工作原理，+3阶光边带经过光纤延迟线引入时延τ，
‑
4阶光边带未引入时延τ；之后，两个具有正交偏振态的光信号通过Pol合并为一路信号，即合成为一束线偏振光；光信号注入到PD中进行拍频，完成光信号到电信号的转换；
[0014]两个光边带中心频率的差值为RF驱动信号的七倍，在每一个时间段内，两个光边带的啁啾率都相反；在进行光电转换的过程中，前半个周期是啁啾率为正的+3阶光边带与啁啾率为负的
‑
4阶光边带进行拍频，后半个周期是啁啾率为负的+3阶光边带和啁啾率为正的
‑
4阶光边带进行拍频；
[0015]S4、设置光开关的开关周期，并让其与扫频激光器同步，最后通过光电探测器PD完成拍频，得到所需要的正啁啾或者负啁啾的超宽带脉冲波LFM信号。
[0016]作为优选的，微波光子信号产生单元还包括：
[0017]第一光调制器，连接所述扫频激光器的输出端，用于对所述宽带连续波光载波进行移频，产生第一调制宽带光载波；相位调制器，连接所述第一光调制器的输出端，用于对所述第一调制宽带光载波进行相位调制，产生第二调制宽带光载波。
[0018]作为优选的，所述微波光子信号产生单元还包括：
[0019]第一光耦合器，连接所述参考激光器的输出端，用于将所述参考连续波光载波分束，产生第一中间参考光载波和第二中间参考光载波；
[0020]第二光耦合器，连接所述相位调制器的输出端，用于将所述第二调制宽带光载波分束，产生第一中间宽带光载波和第二中间宽带光载波；
[0021]第四光耦合器，用于将所述第二中间参考光载波与所述第二中间宽带光载波合束并分束，产生第三中间光载波和第四中间光载波；
[0022]第一光电探测器，连接所述第四光耦合器的第一输出端，用于将所述第四中间光载波进行第一光电转换，产生目标雷达信号。
[0023]作为优选的，参考激光器产生的参考连续波光载波经由第一光耦合器的分束得到
第一中间参考光载波和第二中间参考光载波；扫频激光器产生宽带连续波光载波，依次经过第一光调制器、相位调制器的两次调制后，经由第二光耦合器分束得到第一中间宽带光载波和第二中间宽带光载波；第一中间宽带光载波和第二中间宽带光载波经过第四光耦合器的合束后再次分束，得到第三中间光载波和第四中间光载波；第四中间光载波经过第一光电探测器进行第一光电转换，输出目标雷达信号。
[0024]作为优选的，搭建了基于Optisystem和Matlab本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扫频激光器的超宽带LFM信号生成方法，其特征在于：包括微波光子信号产生单元，包括参考激光器、扫频激光器、PolM、IL、PolDM、光开关、PC、Pol、掺铒光纤放大器和PD，所述参考激光器用于产生参考连续波光载波，所述扫频激光器用于产生宽带连续波光载波，所述宽带连续波光载波和参考连续波光载波经过合束后，进行第一光电转换产生目标雷达信号；S1、扫频激光器发出窄线宽且幅度稳定的光波，因受注入电流的控制，光波的频率随时间呈周期性变化；扫频激光器输出的光波，其频率包络为周期性三角形，从扫频激光器发出的光波通过PC1注入到PolM中，其中PC1的作用是使入射光波的偏振方向与PolM两主轴之间的夹角呈45
°
，注入PolM的RF驱动信号，S2、PolM输出的光信号通过IL后，滤除掉了
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3阶光边带和+4阶光边带，保留下了+3阶光边带和
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4阶光边带，这两个光边带的频率差是RF驱动信号中心频率的七倍；IL输出的光信号为具有正交偏振态的双波长光信号，每个偏振态上都由+3阶光边带和
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4阶光边带组成；调整PC2使两个主轴旋转45
°
，这样+3阶光边带和
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4阶光边带就会分别沿着相对于x轴的45
°
和135
°
方向；S3、然后将具有正交偏振态的双波长光信号注入到PolDM中，PolDM包括偏振分束器、偏振合束器和时间延时器，时间延时器通常在一个偏振态上，它的作用是为一个偏振态提供时间延时；根据PolDM的工作原理，+3阶光边带经过光纤延迟线引入时延τ，
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4阶光边带未引入时延τ；之后，两个具有正交偏振态的光信号通过Pol合并为一路信号，即合成为一束线偏振光；光信号注入到PD中进行拍频，完成光信号到电信号的转换；两个光边带中心频率的差值为RF驱动信号的七倍，在每一个时间段内，两个光边带的啁啾率都相反；在进行光电转换的过程中，前半个周期是啁啾率为正的+3阶光边带与啁啾率为负的
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓卓，王相，陆英杰，刘天琪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：