激光測風(fēng)雷達回波信號的研究.pdf

1、激光雷達是以激光波束為信息載體的雷達，不僅可以測距，還可以測速，并實現(xiàn)精確跟蹤。探測回波信號的多普勒頻移，可以計算出目標的運動速度。由于光波頻率高于典型毫米波2-4個數(shù)量級，并且多普勒頻移正比于載波頻率，因此激光雷達測定目標的靈敏度比毫米波雷達高2-4個數(shù)量級。多普勒激光測風(fēng)雷達的出現(xiàn)使對全球大氣風(fēng)場進行直接三維風(fēng)場測量成為現(xiàn)實。
　　本文在對多普勒激光測風(fēng)雷達技術(shù)的發(fā)展動態(tài)進行深入分析與調(diào)研的基礎(chǔ)上，研究了多普勒激光測風(fēng)雷達的基

2、本原理，提出了由光源為1.5μm波長的連續(xù)光激光器、聲光調(diào)制器、光電探測器等組成的相干探測測風(fēng)雷達系統(tǒng)。文章分析了系統(tǒng)各個部分的結(jié)構(gòu)及選用的器件，包括發(fā)射端、大氣傳輸信道、接收端及信號處理部分。著重研究了大氣信道部分，提出大氣信道分層理論，并由此建立模型結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)模型及信道模型建立的基礎(chǔ)上，文章進行了時域信號仿真，并得到相應(yīng)的頻域信號波形圖，得到系統(tǒng)的信噪比并分析了各參數(shù)對信噪比的影響。時域信號仿真驗證了系統(tǒng)原理的正確性，為實物系統(tǒng)搭

3、建奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　最后文章根據(jù)前面的理論分析和仿真結(jié)果，選擇系統(tǒng)關(guān)鍵器件，并對其性能參數(shù)如功率、線寬、增益等進行實驗測定。選定器件后，搭建系統(tǒng)，進行了外場試驗。成功探測到大氣后向散射回波信號，得到試驗結(jié)果。試驗結(jié)果表明在1km左右的距離內(nèi)可以明顯測得大氣徑向風(fēng)速，并且測風(fēng)精度為0.5m/s，距離精度為17m左右。
　　研究和試驗結(jié)果表明，多普勒激光測風(fēng)雷達系統(tǒng)方案正確，原理樣機可行，具有“晴空”探測能力、高空間分辨率