CN103645470A - 双电控扫描激光相控阵雷达 - Google Patents

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Abstract

双电控扫描激光相控阵雷达，涉及一种激光相控阵雷达，为解决现有相控阵天线单元尺寸大、发射光束旁瓣多，造成接收信号被干扰的问题。本发明的脉冲激光器出射脉冲激光经反射镜后入射至分光器，反射光入射至探测器PIN，透射光入射至偏振器，透射光入射至二维液晶调相器，反射光入射经反射镜入射至分光镜，透射光入射至发射接收光学元件后发射出去，回波信号经发射接收光学元件透射给分光镜，反射光入射至二维微镜阵列，反射光入射至望远镜，透射光入射至探测器APD，探测器PIN和探测器APD将光信号转化为电信号输出给信号处理电路，控制器控制二维液晶调相器、二维微镜阵列和脉冲激光器。本发明用于跟踪多个高速运动目标的激光雷达中。

Description

双电控扫描激光相控阵雷达
技术领域
本发明涉及一种激光相控阵雷达。
背景技术
相控阵体制激光雷达具有波束指向、波束形状快速变化的能力，易于形成多个波束，并且可对每个波束进行随机控制，实现任意形式的空间扫描。这些特点使相控阵体制的激光雷达可以完成多种功能，具有稳定跟踪多个高速运动目标的能力，为提高激光雷达对包括隐身目标在内的各种低可探测目标观测提供了技术潜力。同时，光学相控阵激光雷达相对于光机扫描激光雷达在系统体积、重量、功耗方面都有较大的提升。
现有的相控阵天线单元尺寸较大，发射光束旁瓣较多，造成发射天线效率较低，同时旁瓣回波和主瓣回波一起被接收系统收集到探测器上，对主信号形成干扰。
发明内容
本发明目的是为了解决现有相控阵天线单元尺寸较大，发射光束旁瓣较多，造成接收信号被干扰的问题，提供了一种双电控扫描激光相控阵雷达。
本发明所述双电控扫描激光相控阵雷达，它包括脉冲激光器、二维液晶调相器、二维微镜阵列、偏振器、探测器PIN、探测器APD、分光器、两个反射镜、望远镜、信号处理电路、控制器、发射接收光学元件和分光镜，
脉冲激光器出射的脉冲激光入射至第一个反射镜，经第一个反射镜反射后入射至分光器，经过该分光器反射的反射光入射至探测器PIN，经过分光器的透射光入射至偏振器，经过该偏振器透射的光入射至二维液晶调相器，经过该二维液晶调相器反射的光入射至第二个反射镜，经过该第二个反射镜反射的光入射至分光镜，经过该分光镜透射的光入射至发射接收光学元件，经过该发射接收光学元件透射的光作为双电控扫描激光相控阵雷达的发射光束发射出去，经过目标反射的回波信号经过发射接收光学元件接收后透射给分光镜，经过该分光镜反射的光入射至二维微镜阵列，经过该二维微镜阵列反射的光入射至望远镜，经过该望远镜的透射光入射至探测器APD，
探测器PIN将接收到的光信号转化为电信号后输出给信号处理电路，探测器PIN用于提供计时起始信号，
探测器APD将接收到的光信号转化为电脉冲信号后输出给信号处理电路，信号处理电路将接收的信号计算获得距离值，输出给控制器，
控制器的第一控制信号通过信号处理电路输出至二维液晶调相器，用于控制光束所在区域的相位分布，控制器的第二控制信号通过信号处理电路输出至二维微镜阵列，用于控制二维微镜阵列对主光束成相区域进行选择，然后反射到望远镜中，
控制器的第三控制信号输出至脉冲激光器。
本发明的优点：本发明所述双电控扫描激光相控阵雷达采用二维液晶调相器作为发射光束扫描装置，用二维微镜阵列作为视场扫描装置，实现瞬时发射视场和瞬时接收视场的匹配，去除旁瓣的干扰，旁瓣引起的虚警降低了80%以上。
附图说明
图1是本发明所述双电控扫描激光相控阵雷达的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述双电控扫描激光相控阵雷达，它包括脉冲激光器1、二维液晶调相器2、二维微镜阵列3、偏振器4、探测器PIN5、探测器APD6、分光器7、两个反射镜8、望远镜9、信号处理电路10、控制器11、发射接收光学元件12和分光镜13，
脉冲激光器1出射的脉冲激光入射至第一个反射镜8，经第一个反射镜8反射后入射至分光器7，经过该分光器7反射的反射光入射至探测器PIN5，经过分光器7的透射光入射至偏振器4，经过该偏振器4透射的光入射至二维液晶调相器2，经过该二维液晶调相器2反射的光入射至第二个反射镜8，经过该第二个反射镜8反射的光入射至分光镜13，经过该分光镜13透射的光入射至发射接收光学元件12，经过该发射接收光学元件12透射的光作为双电控扫描激光相控阵雷达的发射光束发射出去，经过目标反射的回波信号经过发射接收光学元件12接收后透射给分光镜13，经过该分光镜13反射的光入射至二维微镜阵列3，经过该二维微镜阵列3反射的光入射至望远镜9，经过该望远镜9的透射光入射至探测器APD6，
探测器PIN5将接收到的光信号转化为电信号后输出给信号处理电路10，探测器PIN5用于提供计时起始信号，
探测器APD6将接收到的光信号转化为电脉冲信号后输出给信号处理电路10，信号处理电路10将接收的信号计算获得距离值，输出给控制器11，
控制器11的第一控制信号通过信号处理电路10输出至二维液晶调相器2，用于控制光束所在区域的相位分布，控制器11的第二控制信号通过信号处理电路10输出至二维微镜阵列3，用于控制二维微镜阵列3对主光束成相区域进行选择，然后反射到望远镜9中，
控制器11的第三控制信号输出至脉冲激光器1。
本实施方式中，控制器11通过控制光束所在区域的相位分布，实现光束在物空间的俯仰角和方位角扫描。
本实施方式中，通过控制器11，控制二维微镜阵列只对主光束的成像区域进行选择反射到望远镜9当中，其余区域的反射光无法进入望远镜9。
具体实施方式二：本实施方式对具体实施方式一作进一步说明，所述控制器11采用计算机实现。
具体实施方式三：本实施方式对具体实施方式一作进一步说明，控制器11将控制信号输出至二维液晶调相器2控制光束所在区域的相位分布的过程为：利用液晶的双折射效应，控制光束经过每个相控单元后产生相位延迟，从而改变输出光束的形状及传播方向。
具体实施方式四：本实施方式对具体实施方式一作进一步说明，控制器11将控制信号输出至二维微镜阵列3对主光束成像区域进行选择的过程为：二维微镜阵列3包括多个微小平面镜，控制器11的输出电压不同控制每个微小平面镜在空间中与基体方向的角度不同。
本实施方式中，每个微小平面镜在空间中与基体方向的角度可以为120°、60°、0°等。通过控制器11的输出电压不同，可以对每个微小平面镜的角度进行相应的选择，也可以控制某个区域内的微小平面镜都指向同一个方向，而其他区域内的微小平面镜指向另一个方向。
本发明的工作原理：从脉冲激光器1出射的脉冲激光少部分经分光器7打在探测器PIN5上作为计时起始信号输入到信号处理电路10中，其余大部分首先经过偏振器4成为小束散角的线偏振光，之后入射到二维液晶调相器2上。计算机控制器11通过控制光束所在区域的相位分布，实现光束在物空间的俯仰角和方位角扫描。反射的光束再经分光镜13并通过发射接收光学元件12出射。由目标反射的回波信号先经过发射接收光学元件12并经分光镜13发射到二维微镜阵列3上，通过计算机控制器11控制二维微镜阵列3只对主光束的成像区域进行选择反射到望远镜9当中，其余区域的反射光无法进入望远镜9。主光束的像经望远镜9后汇聚于探测器APD6上，转化为电脉冲信号，经信号处理电路10即时处理获得距离值传给计算机控制器11，同时，计算机控制器11根据二维液晶调相器2和二维微镜阵列3的控制信息给出俯仰角和方位角，多次扫描后，合成一幅三维距离像。

Claims (4)

1.双电控扫描激光相控阵雷达，其特征在于，它包括脉冲激光器（1）、二维液晶调相器（2）、二维微镜阵列（3）、偏振器（4）、探测器PIN（5）、探测器APD（6）、分光器（7）、两个反射镜（8）、望远镜（9）、信号处理电路（10）、控制器（11）、发射接收光学元件（12）和分光镜（13），
脉冲激光器（1）出射的脉冲激光入射至第一个反射镜（8），经第一个反射镜（8）反射后入射至分光器（7），经过该分光器（7）反射的反射光入射至探测器PIN（5），经过分光器（7）的透射光入射至偏振器（4），经过该偏振器（4）透射的光入射至二维液晶调相器（2），经过该二维液晶调相器（2）反射的光入射至第二个反射镜（8），经过该第二个反射镜（8）反射的光入射至分光镜（13），经过该分光镜（13）透射的光入射至发射接收光学元件（12），经过该发射接收光学元件（12）透射的光作为双电控扫描激光相控阵雷达的发射光束发射出去，经过目标反射的回波信号经过发射接收光学元件（12）接收后透射给分光镜（13），经过该分光镜（13）反射的光入射至二维微镜阵列（3），经过该二维微镜阵列（3）反射的光入射至望远镜（9），经过该望远镜（9）的透射光入射至探测器APD（6），
探测器PIN（5）将接收到的光信号转化为电信号后输出给信号处理电路（10），探测器PIN（5）用于提供计时起始信号，
探测器APD（6）将接收到的光信号转化为电脉冲信号后输出给信号处理电路（10），信号处理电路（10）将接收的信号计算获得距离值，输出给控制器（11），
控制器（11）的第一控制信号通过信号处理电路（10）输出至二维液晶调相器（2），用于控制光束所在区域的相位分布，控制器（11）的第二控制信号通过信号处理电路（10）输出至二维微镜阵列（3），用于控制二维微镜阵列（3）对主光束成相区域进行选择，然后反射到望远镜（9）中，
控制器（11）的第三控制信号输出至脉冲激光器（1）。
2.根据权利要求1所述双电控扫描激光相控阵雷达，其特征在于，所述控制器（11）采用计算机实现。
3.根据权利要求1所述双电控扫描激光相控阵雷达，其特征在于，控制器（11）将控制信号输出至二维液晶调相器（2）控制光束所在区域的相位分布的过程为：利用液晶的双折射效应，控制光束经过每个相控单元后产生相位延迟，从而改变输出光束的形状及传播方向。
4.根据权利要求1所述双电控扫描激光相控阵雷达，其特征在于，控制器（11）将控制信号输出至二维微镜阵列（3）对主光束成像区域进行选择的过程为：二维微镜阵列（3）包括多个微小平面镜，控制器（11）的输出电压不同控制每个微小平面镜在空间中与基体方向的角度不同。
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