[发明专利]基于光子时间拉伸的宽带雷达接收机

说明书

一种基于光子时间拉伸技术的新型宽带雷达接收机，包括宽谱光源、第一色散模块、光滤波模块、电光调制模块、接收天线模块、第二色散模块、光功分模块、第一光电转换模块、第一模数转换模块、第一数字信号处理模块、第三色散模块、第二光电转换模块、第二模数转换模块和第二数字信号处理模块。该雷达接收机通过光子时间拉伸技术对待测目标回波信号进行实时探测接收以及匹配滤波处理，利用光子时间拉伸技术超高速、大带宽的优势，简化原有数字上进行DSP处理的过程，极大提升了信号处理速度，为实时信号处理提供可行方案。本系统在光子领域对微波信号进行接收，具有高带宽、低噪声性能的优点，工作频率具备可重构性，可广泛用于超宽带雷达、数字通信等信息技术领域。

技术领域

本发明涉及光子信息处理，具体是一种基于光子时间拉伸技术的宽带雷达接收机。

背景技术

经过了几十年的发展，现代雷达系统已经具备了多功能、多频段和数字化等工作特性，新一代的雷达系统正朝向宽带化、一体化、小型化和具备可重构特性的趋势发展。现代雷达系统的探测手段已经扩展为微波、红外光、激光等多种形式，实现的额外功能包括搜索、识别、跟踪、成像和分类等。

雷达信号带宽的增加除了直接增加探测分辨率外，还有利于实现雷达系统多种功能一体化。目前雷达系统对宽带信号的接收主要采用信道化的方案，即通过多路窄带系统对宽带信号进行采样，以此降低对采样系统的性能要求。随着信号带宽的增加，信道数成倍增长，还会不可避免的引入杂散、噪声等干扰，严重影响雷达系统的探测性能，限制雷达多功能一体化的发展。微波光子技术与雷达技术有效结合，利用光波的频率和带宽远远高于微波的特点，通过将光波转换为微波，就能够突破传统电子方式在频率和带宽上的限制，大幅提高雷达发射信号的带宽和频段，极大地提高雷达的距离分辨率和多功能一体化能力。

作为探测高空高速移动目标的设备，雷达必须能够实时接收处理回波信号，才能精确的探测目标，得到目标的有效位置。然而传统的基于光子时间拉伸的方案，需要结合波分复用或者时分复用的方式来分段接收信号，最后在时域上进行信号的拼接，进而得到完整的雷达回波信号。这个过程面临着各通道间接收孔径的平坦度是否一致的问题，不平坦的各通道会导致信号产生非线性失真。另外在拼接的过程中，面临着信号时域片段的拼接处相位是否连续的问题。如果信号的相位不连续，那么“拼接”后的信号仍然是多个信号，而不是一个完整的信号。上述问题都会导致对恢复的信号进行匹配滤波后，分辨率无法达到发射信号对应的分辨率，严重限制雷达的性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足和面向未来雷达信号多功能、一体化的处理需求，提出一种基于两路不同拉伸倍数的光子时间拉伸技术的新型宽带雷达接收机。基于光子时间拉伸技术具有处理宽带射频信号的优势，在模拟域利用两次不同拉伸倍数的光子时间拉伸技术进行信号处理，对回波信号的频段和带宽进行成倍的压缩处理，利用匹配滤波技术实现对待测目标的测距、一维像成像功能。此外，利用光子时间拉伸技术超高速、大带宽的优势，简化原有数字上进行DSP处理的过程，极大提升了信号处理速度，为实时信号处理提供可行方案。

本发明的技术方案如下：

一种基于光子时间拉伸技术的新型宽带雷达接收机，其特点在于，包括宽谱光源、第一色散模块、光滤波模块、电光调制模块、接收天线模块、第二色散模块、光功分模块、第一光电转换模块、第一模数转换模块、第一数字信号处理模块、第三色散模块、第二光电转换模块、第二模数转换模块和第二数字信号处理模块；

设所述的宽谱光源的飞秒光脉冲周期为T_R，经过色散量为βps/nm的第一色散模块以及带宽为T_R/βnm的光滤波模块后，宽谱光源的飞秒脉冲被展宽为时长为T_R的光脉冲，光脉冲的时间长度等于光脉冲的周期，占空比为100％，不同周期的展宽后的光脉冲形成的接收孔径(即脉冲的时间长度)可以覆盖整个时域，第k个周期的接收孔径可以表示为[T_d+kT_R,T_d+(k+1)T_R]。