基于光子时间拉伸的宽带雷达接收机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113985388A(43)申请公布日2022.01.28(21)申请号202111235274.5(22)申请日2021.10.22(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号申请人中国电子科技集团公司第三十八研究所(72)发明人李杏郭航徐绍夫谭敏许方星钱娜邓晓邹卫文(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317代理人张宁展(51)Int.Cl.G01S7/4861(2020.01)G01S7/481(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于光子时间拉伸的宽带雷达接收机(57)摘要一种基于光子时间拉伸技术的新型宽带雷达接收机，包括宽谱光源、第一色散模块、光滤波模块、电光调制模块、接收天线模块、第二色散模块、光功分模块、第一光电转换模块、第一模数转换模块、第一数字信号处理模块、第三色散模块、第二光电转换模块、第二模数转换模块和第二数字信号处理模块。该雷达接收机通过光子时间拉伸技术对待测目标回波信号进行实时探测接收以及匹配滤波处理，利用光子时间拉伸技术超高速、大带宽的优势，简化原有数字上进行DSP处理的过程，极大提升了信号处理速度，为实时信号处理提供可行方案。本系统在光子领域对微波信号进行接收，具有高带宽、低噪声性能的优点，工作频率具备可重构性，可广泛用于超宽带雷达、数字通信等信息技术领域。CN113985388ACN113985388A权利要求书1/2页1.一种基于光子时间拉伸的宽带雷达接收机，其特征在于，包括宽谱光源(1)、第一色散模块(2)、光滤波模块(3)、电光调制模块(4)、接收天线模块(5)、第二色散模块(6)、光功分模块(7)、第一光电转换模块(8)、第一模数转换模块(9)、第一数字信号处理模块(10)、第三色散模块(11)、第二光电转换模块(12)、第二模数转换模块(13)和第二数字信号处理模块(14)；所述的接收天线模块(5)用于接收待测目标反射的射频回波信号，并传输至所述的电光调制模块(4)，所述的宽谱光源(1)产生的宽光谱超短脉冲，经所述的第一色散模块(2)后在时域被拉伸为啁啾光脉冲，经所述的光滤波模块(3)滤波后，传输至所述的电光调制模块(4)上，并被所述的射频回波信号调制；被调制的光脉冲信号经所述的第二色散模块(6)进一步展宽后，经所述的光功分模块(7)分为两路：一路被调制的光脉冲信号依次经所述的第一光电转换模块(8)、第一模数转换模块(9)后，传输至所述的数字信号处理模块(10)对拉伸倍数为M的射频信号进行脉冲压缩，此时，被调制信号的时域范围为[kTR+MTd+Mtd,kTR+MTd+M(td+TS)]，其中，TR是宽谱光脉冲的重复周期，Td是宽谱光脉冲的长波长由于色散效应产生的延时，td待测目标的回波信号相对于参考信号的延时；另一路被调制的光脉冲信号依次经所述的第三色散模块(11)、第二光电转换模块(12)和第二模数转换模块(13)后，传输至所述的第二数字信号处理模块(14)，对拉伸倍数为N的射频信号进行脉冲压缩，此时，被调制信号的时域范围为[kTR+NTd+Ntd,kTR+NTd+N(td+TS)]，且N≠M；所述的第一色散模块(2)的色散量为βps/nm，所述的第二色散模块(6)的色散量为(M‑1)βps/nm，所述的第三色散模块(11)的色散量为(N‑M)βps/nm。2.根据权利要求1所述的基于光子时间拉伸的宽带雷达接收机，其特征在于，设射频回波信号为r(t)，时间长度为TS，相对于参考时钟(参考目标回波信号被调制在光子拉伸系统的接收孔径的时刻，并且假设参考目标的回波被调制的接收孔径是第0个周期的接收孔径)的延时为Td+kTR+td，该射频回波信号的时域范围表示为[Td+kTR+td,Td+kTR+td+TS]，其中，Td为宽谱光脉冲的长波长由于色散效应产生的延时，TR是宽谱光脉冲的重复周期，Td是宽谱光脉冲的长波长由于色散效应产生的延时，td待测目标的回波信号相对于参考目标的回波信号的延时，Ts待测目标的回波信号的时间长度；当td+TS＜TR，则该射频回波信号r(t)被光子时间拉伸系统的第k个周期的接收孔径完整接收；设第二色散模块(6)的色散量为(M‑1)βps/nm，展宽后光脉冲的时间长度为MTR，此时第k个周期的接收孔径为[kTR+MTd,(k+M)TR+MTd]，参考时钟的时刻变为MTd，第k个周期的接收孔径会与后续的第k+1个、……第k+(M‑1)个周期的接收孔径在时域产生重叠；此时被调制信号的时域范围为[kTR+MTd+Mtd,kTR+MTd+M(td+TS)]，N倍时间拉伸后，此时被调制信号的时域范围为[kTR+NTd+Nt