[發明專利]微波光子全極化雷達探測方法及微波光子全極化雷達

有效

• 申請號: 201810304768.6
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108761437B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 張方正;葉星煒;楊悅;潘時龍;趙昂然;聶海江
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01S13/08;G01S13/89;G01S17/08;G01S17/89;G01S7/02;G01S7/282;G01S7/285;G01S7/484;G01S7/486;G01S7/499
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• 代理人: 楊楠

本發明公開了一種微波光子全極化雷達探測方法。其包括：1、對光載波、復數基帶信號和射頻本振信號在光域進行上變頻處理，產生兩路相互正交的射頻信號以及一路光參考信號；2、將兩路相互正交的射頻信號分別送入水平和垂直極化天線，同時輻射出兩路正交的極化電磁波以照射目標；用水平和垂直極化天線接收目標的回波，得到兩路回波信號；3、對兩路回波信號及光參考信號在光域進行去斜和極化響應分離處理，得到分別對應目標極化散射矩陣中的四個元素的四路中頻模擬電信號；4、對四路中頻模擬電信號進行處理，得到目標探測信息。本發明還公開了一種微波光子全極化雷達。本發明能有效解決全極化雷達帶寬受限、結構復雜以及難以瞬時測量的問題。

技術領域

本發明涉及微波光子新體制雷達系統，尤其涉及一種微波光子全極化雷達探測方法及微波光子全極化雷達。

背景技術

雷達是人類利用無線電波感知環境的重要手段，在軍用和民用領域具有廣泛應用。近些年，戰場偵查、遙感測繪、環境監測以及無人駕駛等領域對高分辨目標探測與成像提出了巨大需求，這要求雷達具有寬帶工作能力。然而，傳統的微波技術在實現寬帶信號產生與處理等功能時均遇到巨大挑戰，難以滿足高分辨雷達的技術需求。近些年興起的微波光子技術通過光子學手段實現微波信號的產生、處理與傳輸，具有高頻、寬帶、低損耗、抗電磁干擾等優勢，是突破寬帶雷達技術瓶頸的有效解決途徑。基于微波光子技術構建的微波光子雷達已成為當今國際的研究熱點，對利用微波光子雷達進行測距、測速與合成孔徑成像的研究結果已經證明了寬帶微波光子雷達在實現高分辨探測與成像方面的巨大優勢。

除目標位置參數和速度信息之外，目標的極化響應也蘊涵了重要的目標特性，有助于實現高性能目標識別與成像。這里的極化響應包含目標反射強度隨探測波極化態的變化，以及目標反射波極化態相對探測波極化態的改變。根據極化分解原理，目標極化響應的全部信息可用極化散射矩陣中的四個元素，即水平極化探測下的水平極化響應、水平極化探測下的垂直極化響應、垂直極化探測下的水平極化響應、垂直極化探測下的垂直極化響應推導得出。傳統雷達在實現全極化探測時，不僅信號帶寬受到限制，系統結構也較為復雜。同時，為避免極化響應的混疊，水平極化波與垂直極化波通常需要交替發射，測量以上四方面極化響應需要兩個脈沖周期，這對瞬態極化信息的獲取十分不利。因此，研究能夠同時得到極化散射矩陣中四個元素的寬帶全極化雷達探測方法，及結構簡化的全極化雷達收發機是十分必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種微波光子全極化雷達探測方法，通過緊湊的微波光子收發機結構實現大帶寬同時全極化雷達探測，能有效解決全極化雷達帶寬受限、結構復雜以及難以瞬時測量的問題。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種微波光子全極化雷達探測方法，包括以下步驟：

步驟1、對光載波、復數基帶信號和射頻本振信號在光域進行上變頻處理，產生兩路相互正交的射頻信號以及一路光參考信號；所述光載波為頻率為f_c的單音光信號；所述復數基帶信號為頻率范圍-B/2～+B/2，調頻斜率為k的線性調頻信號；所述射頻本振信號為頻率為f_m的單音射頻信號；所述兩路相互正交的射頻信號為中心頻率f_e，帶寬為B，調頻斜率分別為±k的線性調頻信號，其中f_e是f_m的整數倍；所述光參考信號由cos(2πf_ct-2πf_et)、cos(2πf_ct+πkt²)、cos(2πf_ct+2πf_et)這三個分量疊加構成；

步驟2、將兩路相互正交的射頻信號分別送入水平極化天線和垂直極化天線，同時輻射出兩路正交的極化電磁波以照射目標；用水平極化天線和垂直極化天線接收目標的回波，得到兩路回波信號；