[发明专利]一种基于原子接收机的距离测量雷达系统和方法

说明书

本申请涉及一种基于原子接收机的距离测量雷达系统和方法。所述系统使用信号源发送雷达测距信号，使用原子接收机接收雷达测距信号经目标反射后产生的回波信号，利用目标回波信号会导致EIT谱产生AT分裂使EIT透射峰幅度降低原理，根据原子接收机在收到回波信号后其输出信号中EIT透射峰值下降处的时间参数，以及根据雷达测距信号的发射时间，根据雷达测距原理计算回波信号对应的目标的距离测量值。基于原子接收机尺寸与雷达工作波长无关、不需要下变频混频器及额外的微波本振信号通道以及电场强度测量灵敏度可逼近标准量子极限的优点，上述系统具有硬件简单、尺寸较小且测距结果准确的特点，可实现更远距离的目标探测。

技术领域

本申请涉及雷达测距技术领域，特别是涉及一种基于原子接收机的距离测量雷达系统和方法。

背景技术

雷达作为探测空间目标的主要手段之一，在民用领域及军用领域得到了广泛应用，典型的雷达系统包括毫米波汽车防撞雷达、液位计测量雷达、合成孔径成像雷达等。现有雷达系统通常采用零中频架构或超外差架构的接收机，其工作原理是：由接收天线收集空间微波信号，收集到的信号经过下变频混频器后转化为基带信号，最后对基带信号进行数据采集并处理，完成目标参数估计。

这类雷达系统存在以下的缺陷：

1）雷达系统接收机的天线孔径尺寸受限于chu极限[Chu L J. Physicallimitations of omni‐directional antennas[J]. Journal of applied physics,1948, 19(12): 1163-1175.]，其天线孔径尺寸与雷达工作波长相比拟，雷达工作波长越长，所需的天线孔径尺寸越大。

2）雷达系统通常采用零中频架构或超外差架构的接收机，雷达系统必须包含下变频混频器、中频滤波器、微波本振源等模块，因此雷达系统的硬件复杂度难以降低。

3）雷达系统接收机的灵敏度受限于背景热噪声难以进一步降低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够克服现有雷达系统缺陷的一种基于原子接收机的距离测量雷达系统和方法。

一种基于原子接收机的距离测量雷达系统，包括脉冲信号源、原子接收机和信号处理模块。

脉冲信号源用于根据预设的信号发射时间发送雷达测距信号。

原子接收机用于在预设的非信号发射时间接收雷达测距信号经目标反射产生的回波信号。

信号处理模块用于处理原子接收机收到回波信号后的输出信号，获取输出信号中EIT透射峰值下降处的时间参数，并根据获取到的时间参数以及雷达测距信号的发射时间，得到目标的距离测量值。

其中一个实施例中，系统还包括时序控制模块，用于设置脉冲信号源和原子接收机的工作时序。

其中一个实施例中，时序控制模块设置的工作时序为：

脉冲信号源的信号起始发射时刻为，脉冲信号的脉宽为τ，脉冲信号的重复周期为T，隔离保护脉冲信号的脉宽为，且τ，隔离保护脉冲信号的重复周期为T。

原子接收机进行信号接收的非信号发射时间为++nT＜+（n+1）T，其中n为脉冲信号的重复周期数。

其中一个实施例中，原子接收机包括探测激光器、耦合激光器、探测光二向色镜、耦合光二向色镜、原子气室和光电探测器。探测激光器发射的探测光经探测光二向色镜穿过所述原子气室。耦合激光器发射的耦合光经耦合光二向色镜穿过原子气室。原子气室产生的透射光由光电探测器转换为电信号，该电信号为原子接收机的输出信号。

其中一个实施例中，原子气室是由碱金属原子蒸气填充的密闭玻璃器皿。

其中一个实施例中，碱金属原子为铯原子或铷原子。