光子时间拉伸相干雷达技术研究进展

雷达是实现目标探测与识别的主要手段。多功能、高精度、可重构和实时探测一直是雷达应用的发展趋势。电子技术的“带宽瓶颈”严重制约了雷达系统工作频率和带宽的提升,光子技术与生俱来的大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等特性,使其成为突破电子“带宽瓶颈”和“照亮雷达未来”的关键使能技术。本文总结了国内外微波光子雷达系统的主要研究进展,介绍了光子时间拉伸相干雷达系统(PTS-CR)中的关键技术,并展望了光子雷达及其关键技术的发展趋势。

基于互逆光纤色散的微波光子雷达系统设计和实现

提出一种基于互逆光纤色散的微波光子雷达系统设计方案,既可以产生宽带线性调频信号,又可以实现线性调频信号的光域脉冲压缩.在发射端利用互逆色散光纤产生线性调频信号.在接收端,雷达回波信号通过马赫-曾德调制器调制到预啁啾的光信号上,然后经过色散光纤的进一步色散.最终在探测器端可以得到目标回波信号脉冲压缩后的结果.该方案无需脉冲压缩过程中数字化和离线处理,且具有脉冲压缩比的调谐作用.理论、数值仿真和实验证明了该设计方案能有效进行线性调频信号的光域脉冲压缩.实验产生了C波段下时宽1.2ns,带宽3.2GHz的线性调频信号,并通过互逆色散光纤将该信号压缩到了0.09ns,脉冲压缩比达13.3.

多通道可编程光控真延时网络方案改进与实现

给出了一种多通道可编程光控真延时网络的改进方案。针对原有方案在同一通道内不同延时状态下存在较大幅度差异的缺点,提出了一种大幅度差异下的均衡放大方法,将不同延时状态下幅度起伏降低了一个数量级。此外,将原有方案中的微电子机械系统(MEMS)光开关替换为高速磁光开关,可将延时切换速度由毫秒量级提升至微秒量级,大幅提升了波束扫描速度。最后,演示了8通道3比特的高速可编程光控真延时网络样机。

光子时间拉伸相干雷达中信号产生对探测性能的影响

采用光纤结构产生线性调频信号的稳定性容易受实验器材和环境因素的影响,导致产生信号的幅相特性发生变化,进而影响到光子时间拉伸相干雷达系统的探测性能。主要分析了实验器材和环境因素对线性调频信号探测性能的影响,包括光纤耦合器分光比、滤波器中心波长偏移及干涉臂的延时扰动等因素。通过仿真不同条件下产生信号脉冲压缩后的峰值功率和距离分辨率,与理想情况下的脉冲压缩结果进行对比,得到各因素的影响情况及保证探测性能的参数范围,可以为光子时间拉伸相干雷达的设计与实现提供参考。