[發明專利]一種雙啁啾線性調頻信號產生方法及其裝置

在審

• 申請號: 202010874938.1
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112180356A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 李軒;趙尚弘;王國棟;李赫
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01S13/34
• 分類號: G01S13/34;G01S7/40
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

一種雙啁啾線性調頻信號產生方法及其裝置，首先利用偏振調制器將拋物線波形電信號調制到光載波上；然后將該調制光信號與光本振信號耦合拍頻，即可產生毫米波雙啁啾線性調頻信號；為增大輸出信號時寬帶寬積，將電調制信號轉化為預編碼拋物線波形串，拍頻后產生的毫米波雙啁啾線性調頻信號在保持帶寬不變前提下，時寬可擴展至任意長，從而有效提升信號的時寬帶寬積。調節本振光波長對雙啁啾線性調頻信號進行載頻調諧，調節拋物線波形持續時間對輸出信號進行帶寬調諧，調節拋物線波形串預編碼碼長對輸出信號進行時寬調諧。本方案產生的雙啁啾線性調頻信號具有載頻高、調諧性能好、時寬帶寬積大、結構簡單等優勢，應用前景十分廣泛。

技術領域

本發明屬于微波光子信號產生技術領域，涉及具有大時寬帶寬積的毫米波雙啁啾線性調頻信號產生方法，具體涉及一種雙啁啾線性調頻信號產生方法及其裝置。

背景技術

線性調頻信號是一種常用的大時寬帶寬積雷達波形，它可以通過脈沖壓縮技術獲得高的測量精度。然而，線性調頻脈沖具有“刀刃”狀模糊函數，對于非合作移動目標，使用線性調頻波形不能確切測量其速度和距離，且無法分辨位于傾斜“刀刃”附近的多個目標。因此，需要對信號進行一定的波形設計，使其模糊函數接近于圖釘狀。雙啁啾線性調頻信號是一種復合線性調頻波形，在信號持續時間內，同時包含有載頻和帶寬相同、啁啾相反的兩個線性調頻信號。利用雙啁啾線性調頻信號，可以有效抑制單個線性調頻波形模糊函數中的傾斜“刀刃”，從而極大提高雷達探測的速度-距離聯合分辨力。雙啁啾線性調頻信號的產生是新一代高性能雷達探測和電子戰等系統的關鍵技術之一，具有廣泛的軍事應用和民用前景。

與現有電子技術相比，利用微波光子技術有望直接產生、傳輸和處理具有更高載頻、更寬帶寬、更好調諧性能和更優集成結構的寬帶任意波形，為雷達系統提供超寬帶、高性能的信號源，從而賦予雷達更加蓬勃的生命力，并有望改變雷達體制。

利用微波光子技術產生線性調頻信號受到了國內外科研機構的廣泛研究，但針對雙啁啾線性調頻信號產生的研究相對較少。1)D. Zhu and J.Yao,“Dual-Chirp MicrowaveWaveform Generation Using a Dual-Parallel Mach–Zehnder Modulator”,IEEEPhotonics Technology Letters,vol.27,no.13,pp.1410-1413. 2015中，加拿大渥太華大學利用雙平行馬赫增德爾調制器調制產生的光邊帶相互混頻，將一路微波信號和一路基帶線性調頻信號在光域合成為雙啁啾線性調頻波形。2)X.Li,S.Zhao,Z.Zhu,et al,“Photonic Generation of Frequency and Bandwidth Multiplying Dual-ChirpMicrowave Waveform”,IEEE Photonics Journal,vol.9, no.3,pp.1-14.2017中，申請人所在課題組利用光域微波倍頻方法，基于集成雙偏振調制器產生載波和帶寬同步倍頻的雙啁啾線性調頻信號，通過設置集成調制器中各子調制器的偏置點，可以獲得載波二倍頻、帶寬四倍頻或載波四倍頻、帶寬八倍頻的雙啁啾線性調頻信號。同理，3)Y.Xu,T.Jin,H.Chi,et al,“Photonic Generation of Dual-Chirp Waveforms With Improved Time-Bandwidth Product”, IEEE Photonics Technology Letters,vol.29,no.15.pp.1253-1256. 2017中，浙江大學采用基于級聯馬赫增德爾調制器的光域微波倍頻方法，產生了載頻帶寬同步倍頻的雙啁啾線性調頻信號。4)K.Zhang, S.Zhao,T.Lin et al,“Photonicgeneration of multi-frequency dual-chirp microwave waveform with multiplyingbandwidth”, Results in Physics,vol.13,pp.102226.2019中，申請人所在課題組采用基于光頻梳和雙偏振馬赫增德爾調制器的光域微波倍頻方法，結合電域濾波，同步產生多波段雙啁啾線性調頻信號。5)X.Li, S.Zhao,K.Zhang,G.Wang,“Dual-chirp waveformgeneration and its TBWP improvement based on polarization modulation andphase coding”,Optics Communications,vol.463,pp.125413, 2020中，申請人所在課題組則采用級聯偏振調制結合平衡探測產生相位編碼雙啁啾線性調頻信號，以擴展雙啁啾線性調頻信號的時寬帶寬積。然而，上述方案存在一定的局限性。1)中方案所產生雙啁啾線性調頻信號的載頻為輸入微波頻率，帶寬為輸入基帶線性調頻信號上變頻結果，因此沒有突破電子瓶頸對信號載頻和帶寬的限制。2)至4) 方案中的光域微波倍頻方法在倍頻處理過程中，信號信噪比會隨倍頻系數N產生6NdB衰減，同時，調制器有限消光比引起的雜散光邊帶會進一步惡化輸出射頻波形的信噪比，此外，馬赫增德爾調制器固有的直流偏置漂移問題也會影響系統穩定性。5)中方案則需要三個電光調制器，系統成本高，且級聯偏振調制和平衡探測控制復雜。