[發明專利]一種相干接收裝置及測風激光雷達系統

有效

• 申請號: 202011258199.X
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112511239B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 石川;張博;陳宏剛;梁雪瑞;成璇璇
• 申請（專利權）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;G01S17/95
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 崔曉嵐;張穎玲

本申請實施例公開了一種相干接收裝置及測風激光雷達系統，所述裝置包括：保偏光纖插針，用于接收本振光，并輸出給混頻器；偏振分束棱鏡，用于接收信號光，將信號光分成第一信號光和第二信號光，并將第一信號光和第二信號光輸出給混頻器；混頻器，用于將第一信號光和第二信號光分別與本振光進行混頻，并將混頻后的光輸出給PD陣列；PD陣列，用于對混頻后的光進行光電轉換，得到差分電流信號；信號處理電路，用于對差分電流信號進行轉換，以得到差分電壓信號；差分電壓信號的推導公式中包括信號光和本振光頻率差的部分，檢測差分電壓信號的頻率，以得到所述信號光和本振光頻率差的值；根據信號光和本振光頻率差的值，得到信號光的多普勒頻移量。

技術領域

本申請涉及光通信技術領域，尤其涉及一種相干接收裝置及測風激光雷達系統。

背景技術

測風多普勒激光雷達是一種高精度、高分辨率的大氣風場探測技術，在大氣動力學研究，天氣預報和大氣環境監測等領域都有廣泛應用，傳統的多普勒頻移探測方法有邊緣檢測技術和條紋成像技術。主要采用法布里-珀羅諧振腔、馬赫-曾德干涉儀、菲索干涉儀等產生的環形條紋或線形條干涉圖案，將信號的頻率變化轉化為相對能量的變化來測定多普勒頻移。這種頻移探測方法一般需要用面形電荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)來接收干涉圖案，面形CCD體積較大，而且通過該方法接收到的回波信號的能量通常較弱，探測到的能量也較弱，由于該能量會受系統噪聲的影響，從而對多普勒頻移探測造成一定的誤差。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例為解決現有技術中存在的至少一個問題而提供一種相干接收裝置及測風激光雷達系統。

為達到上述目的，本申請實施例的技術方案是這樣實現的：

第一方面，本申請實施例提供一種相干接收裝置，所述裝置包括：保偏光纖插針、偏振分束棱鏡、混頻器、光電二極管PD陣列和信號處理電路；其中，

所述保偏光纖插針，用于接收本振光，并將所述本振光輸出給所述混頻器，所述本振光在所述保偏光纖插針中傳輸時偏振態保持不變；

所述偏振分束棱鏡，用于接收信號光，將所述信號光分成具有p偏振態的第一信號光和具有s偏振態的第二信號光，并將所述第一信號光和所述第二信號光輸出給所述混頻器；

所述混頻器，用于將所述第一信號光和所述第二信號光分別與所述本振光進行混頻，并將混頻后的光輸出給所述PD陣列；

所述PD陣列，用于對所述混頻后的光進行光電轉換，得到差分電流信號；

所述信號處理電路，用于對所述差分電流信號進行轉換，以得到差分電壓信號；所述差分電壓信號的推導公式中包括所述信號光和所述本振光頻率差的部分，檢測所述差分電壓信號的頻率，以得到所述信號光和所述本振光頻率差的值；根據所述信號光和所述本振光頻率差的值，得到所述信號光的多普勒頻移量。

在一種可選的實施方式中，所述信號處理電路包括：放大器模塊、模數轉換器和處理器；其中，

所述放大器模塊，用于對所述差分電流信號進行放大，并將所述差分電流信號轉換成差分電壓信號；

所述模數轉換器，用于對所述差分電壓信號進行模數轉換器ADC采樣，得到ADC采樣信號；

所述處理器，用于對所述ADC采樣信號進行處理，得到所述ADC采樣信號的頻率，所述ADC采樣信號的頻率為所述信號光的多普勒頻移量。