[发明专利]双波段线性调频雷达正交解调接收方法及装置

说明书

本发明公开了一种双波段线性调频雷达正交解调接收方法。将载波抑制双边带的偏振复用参考光信号分为两路并滤出其中一路的一个边带；分离其中一路的两个偏振态作为本振光信号；另外一路的两个偏振态投影到一个偏振轴上作为光载波，以回波信号对光载波进行载波抑制调制产生调制光信号后分为两路；每一路本振光/调制光信号又分为四路，并分别引入0、π/2、π和3π/2的相移，再分别与一路调制光/本振光信号耦合；将引入0和π、π/2和3π/2相移的耦合光信号分别进行平衡光电探测，得到双波段的正交解调信号。本发明还公开了一种双波段线性调频雷达正交解调接收装置。本发明具有结构简单，对调频斜率无限定，可实现瞬时探测等优点。

技术领域

本发明涉及一种雷达正交解调接收方法，尤其涉及一种双波段线性调频雷达正交解调接收方法。

背景技术

现代雷达的功能需求从单一的目标测距扩展到多种功能，如目标的识别、跟踪、成像等。与单波段雷达相比，双波段雷达采用两个不同波段的信号以实现多种功能的目标探测。比如，可以利用一个波段用于目标的跟踪，另外一个波段用于目标的成像，也可以对两个波段的回波数据进行融合处理，以提高目标探测的分辨率、可靠性等。在双波段线性调频雷达接收机中，为了准确获得目标回波的幅度、相位信息，需要同时对两个波段的线性调频信号进行正交解调。然而，受制于电子技术的“带宽瓶颈”，一方面，采用电子技术的传统雷达正交解调接收机在对大带宽的信号解调时，会产生较大程度的幅度和相位失配，从而导致很高的镜像分量(参见[M.A.Richards,“Pulsed radar data acquisition,”inFundamentals of Radar Signal Processing(McGraw-Hill,2014)])；另一方面，传统双波段雷达采用分立的接收机实现对双波段信号的接收(参见[L.Yang,G.Chen,G.Li,“Classification of personnel targets with baggage using dual-band radar,”Remot.sens.,9(6),594(2017).)，这会严重影响两个波段信号的相干性，增加信号处理难度，恶化目标探测结果。

将具有大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等特性的微波光子技术应用于双波段雷达，有望极大的提高雷达探测性能(参见[P.Ghelfi,F.Laghezza,F.Scotti,D.Onori,andA.Bogoni,“Photonics for Radars Operating on Multiple Coherent Bands,”J.Light.Technol.34(2),500-507(2016)])。利用微波光子技术产生双波段线性调频雷达信号的方案已有报道(参见[Q.Guo,F.Zhang,P.Zhou,and S.Pan,“Dual-Band LFM SignalGeneration by Optical Frequency Quadrupling and Polarization Multiplexing,”IEEE Photon.Technol.Lett.29(16),1320–1323(2017)])。采用微波光子技术对双波段线性调频雷达信号的接收与处理也成为近年来研究的热点。然而，目前仅实现了对具有相反调频斜率线性调频信号的正交解调接收，其应用范围受到限制(参见[Z.Meng,J.Li,C.Yin,Y.Fan,F.Yin,Y.Zhou,Y.Dai,and K.Xu,“Dual-band dechirping LFMCW radar receiverwith high image rejection using microwave photonic I/Q mixer,”Opt.Express,25(18),22055(2017).])。当线性调频信号的调频斜率相同时，两个波段目标回波的去斜信号相同，难以分离。传统的方案是先用两个电滤波器将两个波段的回波分离，再用两个分立的接收通道对分离后的信号进行处理。但是，这种系统不仅结构复杂，成本高，还容易造成接收信号的不相干，增加信号处理难度。此外，当两个波段频率相近或有重叠时，采用电滤波器也难以有效分离两个波段的回波信号。研究系统结构简单紧凑、调频斜率无限定的双波段微波光子雷达正交解调接收方案，对提高雷达目标探测性能具有非常重要的意义。

发明内容