微波光子宽带雷达信号产生及接收中关键技术研究

发布时间：2017-12-12 12:32

  本文关键词：微波光子宽带雷达信号产生及接收中关键技术研究

  更多相关文章： 微波光子学 微波信号产生 雷达信号处理 微波光子模数转换

【摘要】：在现代脉冲雷达系统领域,为了实现高分辨率的探测,需要产生和处理具有大时间带宽积的宽带信号。然而,雷达系统带宽会受到器件带宽的限制,存在所谓的“电子瓶颈”。在此背景下,使用具有低损耗、高带宽和抗电磁干扰等优良特性的微波光子技术来产生和处理宽带波形,是一项具有战略意义和重大研究价值的课题。本文主要研究了微波光子雷达射频前端中宽带信号的产生技术和模数转换技术。宽带信号产生方面,分别研究了线性啁啾信号、相位编码信号以及双啁啾信号的产生技术,针对基于频率-时间映射原理的宽带信号产生,分析了线性啁啾信号产生的条件。另外,也提出并实验验证了产生相位编码信号和双啁啾信号的几种新方案。模数转换技术方面,针对光子时间拉伸系统,首次提出并分析了系统中存在的频率啁啾现象。另外,还针对基于频域编码的光子模数转换系统,首次提出了其中存在的时间-频率不确定性问题。本文的主要创新点和学术贡献如下:(1)针对基于频率-时间映射的线性啁啾信号产生,提出比“远场条件”更为宽松的条件,提升了信号的时间带宽积,并得到实验验证。根据分析,新条件下系统所能产生的线性啁啾信号的时间带宽积极限显著提升,将有利于提升雷达系统的距离分辨率。这一新的系统条件对基于频率-时间映射的线性啁啾信号产生方案的设计具有重要的参考价值。(2)针对雷达系统中距离-多普勒耦合效应引起的测距模糊问题,提出一种全新的光子宽带双啁啾信号产生方案,消除测距模糊,并得到仿真和实验验证。这种方案基于级联调制器结构,可以使用低频线性啁啾信号产生具有4倍时间带宽积的双啁啾信号,从而在消除距离-多普勒耦合效应影响的基础上,进一步提升了雷达系统的距离分辨率。(3)针对用于高速模数转换的光子时间拉伸技术,首次提出输出信号中存在的,由双边带调制引起的频率啁啾现象,并通过仿真验证。通过对系统理论模型的推导,得到了频率啁啾的解析表达式,理论与仿真结果相吻合。同时,也给出了利用单边带调制消除频率啁啾的方案,并通过仿真验证其有效性。由于频率啁啾现象将影响模数转换的精度,这一研究成果对光子时间拉伸系统的设计具有重要的参考价值。(4)针对基于频域编码的光子模数转换技术,根据时间-频率不确定性原理,给出信号带宽和调制系数必须满足的条件,并得到仿真和实验验证。据我们所知,这是首次提出时间-频率不确定性对这一类ADC的影响。在对ADC有效比特位分析的基础上,我们对这一影响进行了量化,并最终得到系统正常工作所需遵循的条件。综上所述,本文重点研究了雷达中光子学宽带信号的产生和模数转换技术。由于光子技术所独有的大带宽、抗电磁干扰的优势,上述研究成果在新型微波光子雷达技术探索,提升高分辨率雷达系统性能等方面具有参考价值。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN957.51

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;国外简讯[J];压电与声光;1983年04期

2 吴桂华;高速模数转换的方法及器件的实现[J];中南民族大学学报(自然科学版);2002年04期

3 王玉永,曾云,金湘亮,晏敏;模数转换技术及其发展趋势[J];半导体技术;2003年08期

4 钱进;几种模数转换技术的分析比较[J];长江职工大学学报;2003年02期

5 陈国平,林争辉,林涛;几种模数转换的结构特点及其发展趋势[J];组合机床与自动化加工技术;2004年12期

6 沈锡玉;;多量程模数转换及处理方法[J];微型机与应用;1986年06期

7 吕锋,李玮;几种模数转换技术的分析比较[J];单片机与嵌入式系统应用;2002年06期

8 金旭东,于向军,吕震中;Σ-Δ模数转换在风粉测量中的应用[J];微计算机信息;2003年09期

9 成晓燕;高其胜;刘均华;;探析数模与模数转换[J];科技资讯;2006年09期

10 徐梅;;模数转换类型简介[J];高校实验室工作研究;2006年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 谭对;;∑-△模数转换技术简介[A];第二届全国称重技术研讨会论文集[C];2000年

2 张远安;张春荣;强勇;;基于相位编码信号的MIMO雷达正交波形设计的研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年

3 许红波;粟毅;王党卫;王怀军;;基于同频带正交相位编码信号的MIMO雷达性能分析[A];第十三届全国信号处理学术年会（CCSP-2007）论文集[C];2007年

4 李明;吴艳;吴顺君;包志强;;高性能雷达信号处理系统设计与实现[A];第十一届全国信号处理学术年会（CCSP-2003）论文集[C];2003年

5 石星;;小波变换在雷达信号处理中的应用[A];四川省电子学会雷达与火控、电子线路与系统专业委员会学术交流会10周年优秀论文集[C];2006年

6 邵方明;刘人杰;李彩荣;;弱雷达信号处理的小波方法与仿真实验[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集（第四卷）[C];2002年

7 朱子平;洪一;;天气雷达信号处理的现状及发展[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年

8 孙实泽;许砚;;FPGA在雷达信号处理中的应用[A];第九届全国信号处理学术年会（CCSP-99）论文集[C];1999年

9 胡善清;刘峰;龙腾;;雷达信号处理模块及应用研究[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年

10 应怀樵;沈松;应明;杜峰;刘进明;李毅民;;变幅基多核24位A/D通过FPGA实现高精度、超量程模数转换及数采仪[A];第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 李春;雷达信号处理专家：保铮[N];中国电子报;2000年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 徐宇啸;微波光子宽带雷达信号产生及接收中关键技术研究[D];浙江大学;2017年

2 每媛;微波光子信号产生及处理若干关键技术研究[D];浙江大学;2016年

3 张谦述;微波信号光学模数转换方法的研究[D];电子科技大学;2010年

4 吴庆伟;全光模数转换若干关键技术研究[D];清华大学;2009年

5 孙颖;MIMO与认知雷达波形设计理论与算法研究[D];电子科技大学;2014年

6 陈阳;微波和亳米波信号光学产生及传输技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

7 杜晓林;MIMO雷达相位编码信号集设计[D];西安电子科技大学;2015年

8 王甫;基于相干布居振荡的有源介质中快慢光研究[D];北京交通大学;2016年

9 庞娜;MIMO雷达信号处理技术及实现的研究[D];北京理工大学;2015年

10 苏涛;并行处理技术在雷达信号处理中的应用研究[D];西安电子科技大学;1999年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 舒博正;地球同步轨道SAR成像处理算法研究[D];北京理工大学;2016年

2 陈茹梅;高速高性能时间交叉采样模数转换系统[D];西安电子科技大学;2006年

3 李博;基于相位调制器的光模数转换技术研究[D];上海交通大学;2015年

4 谢朝杰;基于光采样及并行多通道的光电混合模数转换技术研究[D];电子科技大学;2016年

5 朱润铭;基于光延迟光模数转换技术研究[D];电子科技大学;2016年

6 钱阿权;连续模式光子时间拉伸模数转换系统关键技术研究[D];上海交通大学;2015年

7 杨淑娜;新型光子模数转换技术的研究[D];浙江大学;2010年

8 何海波;光模数转换系统中的高精度光采样技术研究[D];上海交通大学;2011年

9 刘运龙;光电混合模数转换的多通道特性研究[D];电子科技大学;2013年

10 唐灵达;光模数转换后端数据处理算法的硬件实现[D];上海交通大学;2014年

，

本文编号：1282523