微波光子寬帶雷達(dá)信號(hào)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(dá)系統(tǒng)領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)高分辨率的探測(cè)，需要產(chǎn)生和處理具有大時(shí)間帶寬積的寬帶信號(hào)。然而，雷達(dá)系統(tǒng)帶寬會(huì)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(lái)產(chǎn)生和處理寬帶波形，是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義和重大研究?jī)r(jià)值的課題。本文研究了微波光子雷達(dá)射頻前端中寬帶信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)和模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。寬帶信號(hào)產(chǎn)生方面，分別研究了線性啁啾信號(hào)、相位編碼信號(hào)以及雙啁啾信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)，針對(duì)基于

2、頻率-時(shí)間映射原理的寬帶信號(hào)產(chǎn)生，分析了線性啁啾信號(hào)產(chǎn)生的條件。另外，也提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了產(chǎn)生相位編碼信號(hào)和雙啁啾信號(hào)的幾種新方案。模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)方面，針對(duì)光子時(shí)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(duì)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(shí)間-頻率不確定性問(wèn)題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)基于頻率-時(shí)間映射的線性啁啾信號(hào)產(chǎn)生，提出比“遠(yuǎn)場(chǎng)條件”更為寬松的條件，提升了信號(hào)的時(shí)間帶寬積，并得到

3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(hào)的時(shí)間帶寬積極限顯著提升，將有利于提升雷達(dá)系統(tǒng)的距離分辨率。這一新的系統(tǒng)條件對(duì)基于頻率-時(shí)間映射的線性啁啾信號(hào)產(chǎn)生方案的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。⑵針對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)中距離-多普勒耦合效應(yīng)引起的測(cè)距模糊問(wèn)題，提出一種全新的光子寬帶雙啁啾信號(hào)產(chǎn)生方案，消除測(cè)距模糊，并得到仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這種方案基于級(jí)聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，可以使用低頻線性啁啾信號(hào)產(chǎn)生具有4倍時(shí)間帶寬積的雙啁啾信號(hào)，從而在消除距離-多普

4、勒耦合效應(yīng)影響的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升了雷達(dá)系統(tǒng)的距離分辨率。⑶針對(duì)用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換的光子時(shí)間拉伸技術(shù)，首次提出輸出信號(hào)中存在的，由雙邊帶調(diào)制引起的頻率啁啾現(xiàn)象，并通過(guò)仿真驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)理論模型的推導(dǎo)，得到了頻率啁啾的解析表達(dá)式，理論與仿真結(jié)果相吻合。同時(shí)，也給出了利用單邊帶調(diào)制消除頻率啁啾的方案，并通過(guò)仿真驗(yàn)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(duì)光子時(shí)間拉伸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。⑷針對(duì)基于頻域編碼的光子