强度扰动对双频激光相干探测性能的影响

发布时间：2021-09-09 19:44

　　采用双频激光相干探测技术实现高速目标的多普勒测量。结合随机统计理论和维纳-欣钦定理推导得到存在强度扰动时双频激光相干探测的信号功率谱函数,基于理论模型分析了拍频线宽和扰动频率对信号功率谱的影响,并进行了数值仿真和实验研究。结果表明,功率谱分布表现为洛伦兹型,在远距离探测时,拍频信号线宽的增加使功率谱展宽。强度扰动频率接近多普勒频移量时,功率谱展宽,幅度下降,这增加了频谱提取难度,降低了多普勒测量精度。 

【文章来源】：激光与光电子学进展. 2020,57(03)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 双频激光相干探测技术原理框图

探测距离R=3km时，线宽为1.0,5.0,10.0kHz时的拍频信号的功率谱分布曲线仿真结果如图2(a）所示，拍频信号线宽对功率谱线宽基本没有影响，这与文献[8]结论一致。拍频信号线宽越窄，得到的混频信号幅度与噪声幅度相差越大，越有利于提取信号。当拍频信号线宽为1.0kHz时，强度扰动频率分别为0,5.0,10.0kHz时的功率谱分布曲线如图2(b）所示，结果显示，强度扰动频率的增加导致功率谱峰值下降，功率谱展宽不明显，同时本底噪声的幅值减小。从仿真结果看出，功率谱分布表现为洛伦兹线型的一部分。4.2 延迟时间远大于相干时间

当扰动频率为1.5kHz时，不同拍频信号线宽的功率谱分布如图3(a）所示。线宽为0.5kHz时，中心频率两侧出现明显的边频峰值，随着拍频线宽的增加，中心频率与扰动频率引起的边频频谱合并，造成功率谱展宽，同时峰值功率幅度减小，最终导致频谱检测难度加大，多普勒测量精度下降。线宽为1.0kHz时不同扰动频率的功率谱分布如图3(b）所示：当扰动频率为0.1kHz时，没有出现扰动频率的边频，功率谱分布为洛伦兹线型；当扰动频率为1.0,2.0,3.0kHz时，功率谱中心频率两侧出现边频，且随着扰动频率的增大边频距离中心频率越远，但扰动频率的增大对功率谱峰值几乎没有影响。4.3 信号信噪比影响分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]近距离激光外差探测光学极限位移分辨率[J]. 晏春回,王挺峰,张合勇,吕韬,吴世松.  物理学报. 2017(23)
[2]激光强度起伏及相位噪声对光学双频探测的影响[J]. 单慧洁,杨宏志,杨苏辉,赵长明,张海洋.  光学学报. 2016(12)
[3]时频扰动对双频激光相干探测系统的影响[J]. 张建华,杨德钊,高洁,刘锡民.  激光与光电子学进展. 2016(06)
[4]基于双频脉冲激光器的距离多普勒探测[J]. 李艳辉,吴振森.  西安电子科技大学学报. 2011(03)
[5]变光外差为电外差的双频激光探测[J]. 李磊,赵长明,高岚,孙鑫鹏,杨苏辉.  光学学报. 2007(02)



本文编号：3392673