[发明专利]一种基于微波光子的宽带雷达射频数字接收机及信号采集与处理方法

摘要

本发明提出一种基于微波光子的宽带雷达射频数字接收机及信号采集与处理方法。使用锁模激光器作为超短脉冲激光光源产生光脉冲，用可调光滤波器将光脉冲的频谱分量分为多个子带，从而生成子脉冲序列；每一个采样光脉冲组完成一次采样；采样光脉冲序列输入到电光调制器中，并被天线接收的射频信号调制，从而将射频信号的幅度映射到光脉冲的强度上；通过波分复用模块将脉宽扩展后的光信号分配至信号转换模块中转换为离散时间数字信号；信息处理模块根据离散时间数字信号重构复信号，并构建出目标的一维像。本发明无需混频链路；在保证宽带雷达信号理论分辨率的同时，允许雷达系统采用更复杂的波形，且可以低于奈奎斯特采样率进行采样。

主权项

1.一种基于微波光子的宽带雷达射频数字接收机信号采集和信号处理方法，其特征在于，包括信号接收和量化、信号幅相特征重构、雷达信号处理；信号接收和量化的具体过程为：使用锁模激光器作为超短脉冲激光光源产生光脉冲，用可调光滤波器将光脉冲的频谱分量分为多个子带，并对每一个子带作不同的延时，从而生成子脉冲序列；设光脉冲重复频率记为fsa，雷达信号载频为fc、带宽为B，则每个子脉冲的时序间隔为1/4fc，对于相对带宽小于10％的窄带信号，每个采样光脉冲组包含一对子脉冲，即可调光滤波器将每一光脉冲分割为由一对时间差为1/4fc的子脉冲组成的采样脉冲组；对于相对带宽在10％至40％范围内的超宽带信号，每个采样光脉冲组包含四个子脉冲，即可调光滤波器将每一光脉冲分割为四个时间差为1/4fc的子脉冲序列；每一个采样光脉冲组完成一次采样，采样率为fsa；采样光脉冲序列输入到电光调制器中，并被天线接收的射频信号调制，从而将射频信号的幅度映射到光脉冲的强度上；采用色散光纤延时线对调制信号进行脉宽扩展；通过波分复用模块将脉宽扩展后的光信号分配至相应接收通道；将一个采样光脉冲组内的子脉冲经过光延时网络在时域上对齐；经过光分配的每一路光脉冲信号各自进入一个单独的光电探测器，将光脉冲信号映射回电脉冲信号；使用模数转换器对各通道电脉冲信号进行模数转换；模数转换器与锁模激光器共用时钟，采样率为fsa；所述信号幅相特征重构的具体过程为：对模数转换后的各通道信号进行通道幅度补偿；对于相对带宽小于10％的窄带信号，每一次采样为两个脉冲，两个采样通道分别代表信号在采样时刻的实部和虚部，从而直接获得雷达信号的幅相；对于相对带宽在10％至40％的超宽带信号，每一次采样为四个采样子脉冲，假设在t时刻所采样信号的实数形式如下所示：x(t)＝[x(t) x(t+Δt) x(t+2Δt) x(t+3Δt)]T                     (1)其中,x(t)为接收机接收到的离散时间实信号，t为采样时刻，Δt＝1/4fc，为每个子脉冲的延时间隔，此时信号幅相特征重构时，先按照下式构造矩阵L：矩阵L中各元素的值为：其中，f1＝fc‑1/4B，f2＝fc+1/4B，fc为雷达发射的射频信号的中心频率，B为信号带宽；然后，通过求解如式(4)所示方程方法获得信号的实部和虚部，并根据实部和虚部重构出在采样时刻t的复信号s(t)，y(t)＝L‑1x(t)                              (4)雷达信号处理是指基于上述重构所得的复信号s(t)，构建出目标的一维像。