微波光子寬帶雷達信號產(chǎn)生及接收中關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在現(xiàn)代脈沖雷達系統(tǒng)領(lǐng)域，為了實現(xiàn)高分辨率的探測，需要產(chǎn)生和處理具有大時間帶寬積的寬帶信號。然而，雷達系統(tǒng)帶寬會受到器件帶寬的限制，存在所謂的“電子瓶頸”。在此背景下，使用具有低損耗、高帶寬和抗電磁干擾等優(yōu)良特性的微波光子技術(shù)來產(chǎn)生和處理寬帶波形，是一項具有戰(zhàn)略意義和重大研究價值的課題。本文研究了微波光子雷達射頻前端中寬帶信號的產(chǎn)生技術(shù)和模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。寬帶信號產(chǎn)生方面，分別研究了線性啁啾信號、相位編碼信號以及雙啁啾信號的產(chǎn)生技術(shù)，針對基于

2、頻率-時間映射原理的寬帶信號產(chǎn)生，分析了線性啁啾信號產(chǎn)生的條件。另外，也提出并實驗驗證了產(chǎn)生相位編碼信號和雙啁啾信號的幾種新方案。模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)方面，針對光子時間拉伸系統(tǒng)，首次提出并分析了系統(tǒng)中存在的頻率啁啾現(xiàn)象。另外，還針對基于頻域編碼的光子模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，首次提出了其中存在的時間-頻率不確定性問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對基于頻率-時間映射的線性啁啾信號產(chǎn)生，提出比“遠場條件”更為寬松的條件，提升了信號的時間帶寬積，并得到

3、實驗驗證。根據(jù)分析，新條件下系統(tǒng)所能產(chǎn)生的線性啁啾信號的時間帶寬積極限顯著提升，將有利于提升雷達系統(tǒng)的距離分辨率。這一新的系統(tǒng)條件對基于頻率-時間映射的線性啁啾信號產(chǎn)生方案的設(shè)計具有重要的參考價值。⑵針對雷達系統(tǒng)中距離-多普勒耦合效應(yīng)引起的測距模糊問題，提出一種全新的光子寬帶雙啁啾信號產(chǎn)生方案，消除測距模糊，并得到仿真和實驗驗證。這種方案基于級聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，可以使用低頻線性啁啾信號產(chǎn)生具有4倍時間帶寬積的雙啁啾信號，從而在消除距離-多普

4、勒耦合效應(yīng)影響的基礎(chǔ)上，進一步提升了雷達系統(tǒng)的距離分辨率。⑶針對用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換的光子時間拉伸技術(shù)，首次提出輸出信號中存在的，由雙邊帶調(diào)制引起的頻率啁啾現(xiàn)象，并通過仿真驗證。通過對系統(tǒng)理論模型的推導(dǎo)，得到了頻率啁啾的解析表達式，理論與仿真結(jié)果相吻合。同時，也給出了利用單邊帶調(diào)制消除頻率啁啾的方案，并通過仿真驗證其有效性。由于頻率啁啾現(xiàn)象將影響模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度，這一研究成果對光子時間拉伸系統(tǒng)的設(shè)計具有重要的參考價值。⑷針對基于頻域編碼的光子