CN100383551C - 雷达光纤延迟线的循环控制方法 - Google Patents

Abstract

一种雷达光纤延迟线的循环控制方法，属于电子信息处理领域。本发明利用2×2光耦合器和光纤线组成光信号循环回路，使光信号在其中循环，采用低通滤波器、高频时钟、方波生成器产生控制方波来控制光发送机和光接收机以选择经过循环的光信号进行光电转换，从而获得经过时延的雷达探测波。本发明可以有效地减少在雷达研制过程中，对雷达发射机和接收机的测试时所需要的光纤需求量并大大缩小测试设备的体积。

Description

雷达光纤延迟线的循环控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种信息技术领域的方法，具体地说，是一种雷达光纤延迟线的循环控制方法。

技术背景

雷达光纤延迟线的循环控制方法主要用于雷达的测试系统中。根据探测最远距离的不同，雷达探测波发射机按照一定的时间间隔发送探测脉冲，雷达的探测波接收机在发送间隔内等待接收自目标反射的探测波。在一个雷达的研发过程中，常需要测试设计的雷达探测波发射机和接收机的工作性能。但由于配套的雷达天线、造价、时间等方面的限制一般不使用全套的雷达系统进行测试，因此常常采用某种简便的方法，制作一个仿真系统，延迟探测波发射机发出的探测波到达探测波接收机以模拟雷达的工作状态。当前，探测波模拟延迟方法主要采用的是电缆线延迟方法。由于电缆线的损耗大、体积大、重量重、带宽低等固有缺点，使得雷达模拟仿真系统的发展受阻。特别是随着延迟量的增大，将无法搭建模拟仿真系统。

经对现有技术文献的检索发现，孙凤荣、张宁、魏永峰在“基于光纤的雷达目标模拟器设计”(《航天电子对抗》，2002年02期)中提出由于光纤的低损耗、小体积、重量轻、带宽宽等固有特点，可以代替电缆线以实现雷达模拟仿真系统的进一步发展。在光纤延迟模拟仿真系统中，首先把雷达微波电信号转换为光信号，通过光纤延迟线进行延迟，然后将延迟后的光信号进行光电变换还原为原电信号，以此模拟出雷达探测波的传输。但是当前使用的光纤延迟方法中往往需要大量的光纤以满足对探测信号延迟量的需求，这对雷达模拟仿真系统的造价、体积等方面增加了负担。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种雷达光纤延迟线的循环控制方法，使其减少光纤的使用量，并可对光信号延迟时间进行选择。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明利用2×2光耦合器和光纤线组成光信号循环回路，使光信号在其中循环，采用低通滤波器、高频时钟、方波生成器产生控制方波来控制光发送机和光接收机以选择经过循环的光信号进行光电转换，从而获得经过时延的雷达探测波。

本发明包括以下四个步骤：

(1)探测波发射周期和包络提取

通过低通滤波器过滤出探测波发生器发出的探测波包络，并获得探测波发生器的发射周期。

探测波的包络将用于控制生成光发送机和光接收机的控制方波，使光发送机和光接收机的控制方波在宽度上大于探测波，以避免在探测波的光电光的转换中产生失真，并保持与探测波的周期一致。

(2)光发送机控制

方波生成器在时钟信号的控制下产生一个与探测波发生器所发信号同步且前沿超前的同步方波，用以控制光发送机的偏置电压，使得光发送机只在有探测波发出的时刻发送调制过的光信号，而在没有探测波发出的时刻不发送直流光信号，以避免直流光信号对下面光信号循环造成干扰。

这里，重要的一点是时钟脉冲信号与探测波发生器的探测波发送周期虽然一致，但是存在相位差。在利用时钟脉冲生成控制方波时，要弥补这个相位差，使控制方波与探测波发生器的探测波发送周期完全同步，并且控制方波的宽度要大于探测波信号宽度，即控制方波的前后沿均较探测波发生器的脉冲信号有所超出，从而不会使光电转换器造成探测波信号的失真。在时间轴上，假设探测波发生器的脉冲信号前沿位于时钟脉冲[t，t+1]之间，后沿位于时钟脉冲[t’，t’+1]之间，则控制方波的前沿起始位置须小于等于t，后沿的起始位置须大于等于t’+1。

(3)光信号循环

将2×2光耦合器的一个输入口与光发送机连接，一个输出口与光接收机连接，另外一个输入口和输出口和一根光纤延迟线相连。自光发送机发出的光信号将会耦合到与光纤延迟线相连的输出口，而经过光纤延迟线的光信号在对应的输入口处将会按1∶1的分路比进行分流，分别输出到两个输出口。光信号在由光耦合器与光纤延迟线组成的回路中进行循环，每完成一个循环后将有一半的光信号被发送到光接收机处。即可以实现通过将光信号在循环回路中循环来替代使用简单的一根光纤来产生足够的延时。

(4)光接收机控制

雷达的探测波发生器发出的每一个探测波，在电光变换后进入光纤延迟线和光耦合器组成的回路中循环。光信号在这个回路中每循环一次就会把当前能量的一半送达光接收机。方波生成器在探测波包络、时钟信号和时延选择开关的控制下生成满足时延要求并且与对应光信号到达光接收机同步的控制信号，使光接收机产生出经过时延的电信号。下一步即可以将获得足够延迟的电信号用于进行雷达的测试工作中了。

本发明利用光耦合器和光纤延迟线构成光信号的循环回路，利用自雷达探测波提取的信号周期和包络，控制光发送机和光接收机以获得需要的光信号时延控制。本发明可以有效地减少在雷达研制过程中，对雷达发射机和接收机的测试时所需要的光纤需求量并大大缩小测试设备的体积。

附图说明

图1为本发明中各信号示例图

具体实施方式

实施例

(1)探测波发射周期和包络提取

从雷达的探测波发生器引出部分信号到达一个低通滤波器以获得探测波的信号包络。雷达探测波信号如图1中的A、B所示。

(2)光发送机控制

由于雷达探测波是一个周期较长的脉冲模拟信号，对脉冲模拟信号进行光调制时，没有信号发送时会有一个直流光一直存在，为避免直流光对后续操作的影响，必须使得没有探测波信号发送时，光发送机的偏置电压低于阈值从而不发送直流光信号。信号包络被送达一个方波生成器处，方波生成器同时接入一高频时钟信号。方波生成器根据输入的高频时钟信号和探测波包络可以得知探测波信号得宽度以及周期。由于探测波包络的周期与探测波发射周期一致但存在相位差，可以根据时钟信号不断调整方波生成器生成的方波相位，最终产生一个与探测波完全同步的方波信号，并且这个方波信号宽度要宽于探测波信号。该方波信号被用于控制光发送机的偏置电压。时钟信号如图1中的C所示，光发送机控制方波如图1中的D所示，在光发送机控制方波控制下生成的光信号如图1中的E所示。

(3)光信号循环

被探测波信号调制的模拟光信号传送到一个光耦合器。这个光耦合器的两个输出端，一个连接光接收机，另一个连接一段光纤延迟线至另一个输入端。连接光发送机的输入端所有光信号耦合至连接光纤延迟线的输出端，而连接光纤延迟线的输入端光信号按一定耦合比耦合至两个输出端。从而光信号在进入这个光耦合器和光纤延迟线组成的回路中将进行循环，每循环一次当前光信号的一部分将被送至到光接收机。在光接收机输入口处接收到的光信号如图1F所示。

(4)光接收机控制

同样存在一个方波生成器生成光接收机控制方波，用于选择对经过某个特定循环次数的光信号进行光电变换。光接收机控制方波的生成同样受到高频时钟和探测波包络的控制，同时也还受到时延选择开关的控制。方波生成器在高频时钟和探测波包络的控制下可以生成周期和信号宽度满足需要的光接收机控制方波。时延选择开关中有不同的档位，每个档位对应光信号不同的循环次数。最低档位对应最小延迟时间，即光信号在光纤中的速度除以光纤延迟线的长度。其它档位对应最小延迟时间的整数倍。根据时延选择开关设置的不同，方波生成器生成的光接收机控制方波与探测波包络在相位上滞后对应数量的时钟脉冲，以控制光接收机选择特定的光信号进行光电转换获得满足时延要求的探测波电信号。光接收机控制方波如图1中的G所示，在控制方波控制下光接收机还原的光信号如图1中的H所示。

Claims (3)

1.一种雷达光纤延迟线的循环控制方法，其特征在于，利用2×2光耦合器和光纤线组成光信号循环回路，使光信号在其中循环，采用低通滤波器、高频时钟、方波生成器产生控制方波来控制光发送机和光接收机以选择经过循环的光信号进行光电转换，从而获得经过时延的雷达探测波。

2.根据权利要求1所述的雷达光纤延迟线的循环控制方法，其特征是，包括以下四个步骤：

(1)探测波发射周期和包络提取

通过低通滤波器过滤出探测波发生器发出的探测波包络，并获得探测波发生器的发射周期；

(2)光发送机控制

方波生成器在时钟信号的控制下产生一个与探测波发生器所发信号同步且前沿超前的同步方波，用以控制光发送机的偏置电压，使得光发送机只在有探测波发出的时刻发送调制过的光信号，而在没有探测波发出的时刻不发送直流光信号，以避免直流光信号对下面光信号循环造成干扰；

(3)光信号循环

将2×2光耦合器的一个输入口与光发送机连接，一个输出口与光接收机连接，另外一个输入口和输出口和一根光纤延迟线相连，自光发送机发出的光信号将会耦合到与光纤延迟线相连的输出口，而经过光纤延迟线的光信号在对应的输入口处将会进行分流，分别输出到两个输出口，光信号在由光耦合器与光纤延迟线组成的回路中进行循环，每完成一个循环后将有一半的光信号被发送到光接收机处；

(4)光接收机控制

雷达的探测波发生器发出的每一个探测波，在电光变换后进入光纤延迟线和光耦合器组成的回路中循环，光信号在这个回路中每循环一次就会把当前能量的一半送达光接收机，方波生成器在探测波包络、时钟信号和时延选择开关的控制下生成满足时延要求并且与对应光信号到达光接收机同步的控制信号，使光接收机产生出经过时延的电信号。

3.根据权利要求2所述的雷达光纤延迟线的循环控制方法，其特征是，所述的步骤(3)中，经过光纤延迟线的光信号在对应的输入口处将会按1∶1的分路比进行分流。

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