面向高分辨率雷达的微波光子大带宽脉冲压缩信号生成技术研究进展
发布时间：2021-01-09 06:11
随着对高精度探测的不断追求,未来雷达系统正朝着大带宽的方向发展。目前的雷达系统,主要利用传统的微波技术生成雷达信号,受到电子瓶颈限制,单路带宽仅在2 GHz左右,难以满足高精度雷达探测的技术需求。微波光子信号生成技术具有大带宽的技术优势,被认为是可突破电子瓶颈的一种有效技术手段。可将微波光子信号生成技术引入雷达系统中,直接生成带宽高达41 GHz的雷达信号,从而大幅提高雷达系统的探测分辨率。文章首先介绍了微波光子大带宽脉冲压缩信号生成技术的应用情况,然后分类介绍了微波光子大带宽脉冲压缩信号生成技术的工作原理、主要实现方法及研究进展,最后对各类微波光子大带宽脉冲压缩信号生成技术进行了对比分析,并分析了限制其实际应用的具体问题。
【文章来源】：空间电子技术. 2020,17(04)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
基于DPMZM和PM的相位编码生成方案
2013年美国普渡大学电气与计算机工程学院Amir Dezfooliyan等人提出了基于一种基于光谱整形和频时映射的LFM信号生成方案。该方案的结构如图4所示,锁模激光器生成重复率为50MHz、波长范围在1520 nm-1610 nm的光脉冲,光脉冲输入到商用的光脉冲整形器中,对脉冲的光谱进行整形。整形后的光谱如图4(a)所示,可以看出,若把横轴看作时间轴,整形后的光谱即为一个LFM信号。整形后的脉冲经过色散介质(长度为10.3km的单模光纤)来实现频时映射,最后输入到光电探测器中实现光电转换,得到的LFM信号的频谱和波形如图4(b)、如图4(c)所示。可以看出,生成的LFM信号的载频为20.5GHz、带宽为41GHz、时宽为6.8ns。该技术采用全光的方法来实现任意波形的生成,除可生成LFM信号外,也可将光谱整形为相位编码的波形来生成相位编码信号,具有大带宽的优势。但是由于频时映射要在时域夫琅和费近似条件下才能成立,即|Φ|·τ2/2π,其中Φ表示色散量,τ表示脉冲宽度。因此,生成信号的脉冲时宽会受到色散量的限制,一般在ns级别。这也是上述方案生成的LFM信号时宽只有6.8ns的原因。
2014年日本国立信息通信技术研究所Atsμshi Kanno等人提出了基于双平行马增调制器(DPMZM)的光学四倍频的LFM信号生成方案[5]。该方案的结构如图2所示,任意波形发生器(AWG)生成载频为2.890635GHz、带宽为1.09375GHz、时宽为1μs的LFM信号,先经过电八倍频器倍频为载频为23.125GHz、带宽为8.75GHz、时宽为1μs的LFM信号。该信号经由DPMZM调制到光载波上,由于DPMZM的响应呈现非线性,DPMZM会产生各阶光边带。通过调节DPMZM调制器的偏压点在最大工作点来抑制奇数阶光边带,使得DPMZM输出只包含光载波和偶数阶光边带。DPMZM输出端的光谱如图2(a)所示,主要包含光载波和±2阶光边带(功率较小的高阶边带可忽略不计)。然后用光陷波滤波器(OBEF)滤除光载波,只保留±2阶光边带,光滤波器的输出如图2(b)所示。最后将滤波后的信号输入到光电探测器(PD)中进行拍频,实现信号的四倍频。四倍频信号的时频曲线如图2(c)所示,可以看出所生成的LFM信号的载频为92.5GHz、带宽为35GHz、时宽为1μs。该类方法多基于单个电光调制器即可实现LFM信号的倍频,具有结构简单、稳定性好的优点。目前的微波光子雷达多采用该方法生成大带宽的LFM信号。但是该类方法仍然需要电子技术提供低频窄带的LFM信号,未完全摆脱电子瓶颈的限制。
本文编号：2966119
【文章来源】：空间电子技术. 2020,17(04)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
基于DPMZM和PM的相位编码生成方案
2013年美国普渡大学电气与计算机工程学院Amir Dezfooliyan等人提出了基于一种基于光谱整形和频时映射的LFM信号生成方案。该方案的结构如图4所示,锁模激光器生成重复率为50MHz、波长范围在1520 nm-1610 nm的光脉冲,光脉冲输入到商用的光脉冲整形器中,对脉冲的光谱进行整形。整形后的光谱如图4(a)所示,可以看出,若把横轴看作时间轴,整形后的光谱即为一个LFM信号。整形后的脉冲经过色散介质(长度为10.3km的单模光纤)来实现频时映射,最后输入到光电探测器中实现光电转换,得到的LFM信号的频谱和波形如图4(b)、如图4(c)所示。可以看出,生成的LFM信号的载频为20.5GHz、带宽为41GHz、时宽为6.8ns。该技术采用全光的方法来实现任意波形的生成,除可生成LFM信号外,也可将光谱整形为相位编码的波形来生成相位编码信号,具有大带宽的优势。但是由于频时映射要在时域夫琅和费近似条件下才能成立,即|Φ|·τ2/2π,其中Φ表示色散量,τ表示脉冲宽度。因此,生成信号的脉冲时宽会受到色散量的限制,一般在ns级别。这也是上述方案生成的LFM信号时宽只有6.8ns的原因。
2014年日本国立信息通信技术研究所Atsμshi Kanno等人提出了基于双平行马增调制器(DPMZM)的光学四倍频的LFM信号生成方案[5]。该方案的结构如图2所示,任意波形发生器(AWG)生成载频为2.890635GHz、带宽为1.09375GHz、时宽为1μs的LFM信号,先经过电八倍频器倍频为载频为23.125GHz、带宽为8.75GHz、时宽为1μs的LFM信号。该信号经由DPMZM调制到光载波上,由于DPMZM的响应呈现非线性,DPMZM会产生各阶光边带。通过调节DPMZM调制器的偏压点在最大工作点来抑制奇数阶光边带,使得DPMZM输出只包含光载波和偶数阶光边带。DPMZM输出端的光谱如图2(a)所示,主要包含光载波和±2阶光边带(功率较小的高阶边带可忽略不计)。然后用光陷波滤波器(OBEF)滤除光载波,只保留±2阶光边带,光滤波器的输出如图2(b)所示。最后将滤波后的信号输入到光电探测器(PD)中进行拍频,实现信号的四倍频。四倍频信号的时频曲线如图2(c)所示,可以看出所生成的LFM信号的载频为92.5GHz、带宽为35GHz、时宽为1μs。该类方法多基于单个电光调制器即可实现LFM信号的倍频,具有结构简单、稳定性好的优点。目前的微波光子雷达多采用该方法生成大带宽的LFM信号。但是该类方法仍然需要电子技术提供低频窄带的LFM信号,未完全摆脱电子瓶颈的限制。
本文编号：2966119
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