CN110275143A - 一种高集成度微波光子mimo雷达信号收发装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置及方法，对N个发射天线，N个接收天线的MIMO雷达系统，在发射端使用两个自由光谱范围和初始波长均不同的光学频率梳，其中一个光学频率梳被基带线性调频信号调制后与另一光学频率梳耦合，通过光电探测器检测，即可以同时产生N路频率正交的线性调频信号；在接收端利用两个自由光谱范围相同但初始波长不同的光学频率梳对N个天线接收到的N×N路回波信号进行接收去斜处理，通过一段色散介质，可将接收信号同时去斜产生N×N个频率不同的去斜信号。本发明通过微波光子技术，使得N路频率正交信号的产生和N×N路信号的接收仅分别需要一个发射机和接收机，极大的简化了频率正交MIMO雷达系统的结构。

Description

一种高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置及方法

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置及方法。

背景技术

雷达是发明于上个世纪30年代的一种无线电设备，它通过发射电磁波对目标进行照射并接收回波探测目标的高度、方位、距离、速度等信息，是一种可全天候工作的探测手段。经过近几十年的发展，雷达已经成为军事、气象、测绘等领域最为重要的设备，具有重要的战略意义。

传统的机械扫描雷达只发射一种雷达波形信号，也只有一路接收机输出，属于单输入单输出雷达；单脉冲雷达也只发射一种雷达波形信号，但一般由两路接收机输出，属于单输入双输出雷达；相控阵雷达采用多个发射天线同时发射相同波形信号的方式实现信号的空间波束成形，可以看作单输入多输出雷达。MIMO雷达的概念在2003年由美国林肯实验室的Bliss和Forsythe首次提出，与相控阵雷达不同之处在于MIMO雷达的多个天线同时发射互相正交的不同波形，属于多输入多输出雷达。根据发射与接收天线中各单元距离的大小，MIMO雷达可分为分布式和集中式两种。其中，集中式MIMO雷达的收发天线各单元相距较近,各个天线单元对目标的视角近似相同,且每个阵元可以发射不同的信号波形,从而获得波形分集,使得集中式MIMO雷达具有虚拟孔径扩展能力及更灵活的功率分配能力,改善系统的能量利用率、测角精度、杂波抑制及低截获能力等性能。MIMO雷达应用中的主要问题在于，对于大规模天线阵列，所需发射机和接收机数量大，如对于N个发射天线，N个接收天线的MIMO雷达系统，所需发射机数量为N，接收机数量为N×N，对于地基系统，其系统复杂度还可以接受。但对于机载、星载等对体积、重量、功耗有着严苛要求的应用场景，巨大的发射机与接收机数量限制了大规模集中式MIMO雷达的实际应用。

微波光子学是近年来出现的一个新兴研究领域，它利用了光子技术大带宽、低损耗、易复用等优势来解决传统微波技术中的一些瓶颈性问题。针对MIMO雷达系统，近年来也有一些基于微波光子学的方法的相关报道。如Photonics-based MIMO radar with highresolution and fast detection capability(Optics Express,26(13):17529,2018)一文中，即报道了一种基于微波光子技术的集中式MIMO雷达架构，该系统具有M个发射天线和N个接收天线，在发射端利用M路光学调制产生M路频率正交的雷达波形信号，在接收端通过N路光学调制对N个接收天线的接收信号实现去斜处理，其中每个天线的接收信号均需使用M个接收机(每个接收机包括光电探测器、电滤波器和模数转换器)。该系统的优势在于通过微波光子技术可以实现大带宽多通道雷达信号的产生与接收，克服了电子技术在产生信号频率和带宽上的限制，但该架构在发射端需M个发射机，在接收端需M×N个接收机，复杂度仍然极高。集中式MIMO雷达收发结构复杂，特别是接收部分复杂的缺点现有相关微波光子MIMO雷达系统的报道仍未提出有效解决方案。因此，进一步研究基于微波光子技术的MIMO雷达信号收发技术，提出降低其收发复杂度的解决方案是一个亟待解决的问题，该问题的解决对于集中式大规模MIMO雷达系统在机载、星载等对MIMO雷达有着迫切应用需求，但又对体积、重量、功耗有着严苛要求的系统中的应用有决定性作用。

发明内容

本发明针对限制集中式大规模MIMO雷达系统应用的瓶颈性问题，即极高的发射机和接收机复杂度，提出了一种高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置与方法，将MIMO雷达系统的N路频率正交信号的产生和N×N路信号的接收通过一个发射机和一个接收机实现，极大的简化了频率正交MIMO雷达系统的架构。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置，该装置包括第一光学频率梳发生器、第二光学频率梳发生器、基带线性调频信号发生器、第一光学调制器、光功分器、第一光耦合器、第一光电探测器、电功分器、数个电带通滤波器、数个电功率放大器、第三光学频率梳发生器、第二光耦合器、光学色散介质、第一波分复用器、数个电低噪声放大器、数个第二光学调制器、第二波分复用器、第二光电探测器、雷达信号处理机；所述第一光学频率梳发生器的输出端与第一光学调制器的光学输入端连接，所述第一光学调制器的电学输入端与基带线性调频信号发生器的输出端连接，所述第一光学调制器的输出端与光功分器的输入端连接；光功分器的一个输出端与第一光耦合器的一个输入端连接，第一光耦合器的另一个输入端与第二光学频率梳发生器的输出端连接，第一光耦合器的输出端与第一光电探测器的输入端连接；第一光电探测器的输出端与电功分器的输入端连接，电功分器的数个输出端分别与数个电带通滤波器的输入端连接，数个电带通滤波器的输出端分别与数个电功率放大器的输入端连接，数个电功率放大器的输出端与雷达天线连接实现雷达信号的发射；光功分器的另一个输出端与第二光耦合器的一个输入端连接，第二光耦合器的另一个输入端与第三光学频率梳发生器的输出端连接；第二光耦合器的输出端与光学色散介质的输入端连接，光学色散介质的输出端与第一波分复用器的输入端连接，第一波分复用器的数个输出端分别与数个第二光学调制器的光学输入端连接；数路接收信号分别输入数个电低噪声放大器，数个电低噪声放大器的输出端分别与数个第二光学调制器的电学输入端连接；数个第二光学调制器的光学输出端分别与第二波分复用器的数个输入端连接，第二波分复用器的输出端与第二光电探测器的输入端连接，第二光电探测器的输出端与雷达信号处理机的输入端连接。

所述数个电带通滤波器具有不同的中心频率，分别与第一光电探测器产生数个频率正交的线性调频信号的中心频率相同。

所述第一、第二光学频率梳发生器产生的光学频率梳具有不同的自由谱范围和不同的初始波长。

所述第一、第三光学频率梳发生器产生的光学频率梳具有相同的自由谱范围，但具有不相同的初始波长。

所述第二、第三光学频率梳发生器产生的光学频率梳具有不同的自由谱范围，但具有相同的初始波长。

所述第一、第二波分复用器具有相同的信道数、信道间隔和带宽。

所述数个第二光学调制器对输入其中的电信号进行单边带调制。

所述色散介质可以是一段色散光纤，也可以是其它可引入色散的光学器件，如光纤布拉格光栅等。

所述装置可以将接收天线接收到的N×N个接收信号同时去斜并分别产生频率不同的N组、每组N个低频信号。

所述MIMO雷达信号收发装置理论上可具有任意多个信号发射和任意多个信号接收的能力，但实际中由于光学器件带宽、光学频率梳谱线数目等的限制，发射天线与接收天线数量一般可达几十到几百以上。

一种采用上述装置的高集成度微波光子MIMO雷达信号收发方法，包括如下步骤：

1)基带线性调频信号通过第一光学调制器调制在第一光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω₁、第一谱线角频率为ω₁的光学频率梳上，然后与第二光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω₂、第一谱线角频率为ω₂的光学频率梳耦合，ω₁-ω₂<<Δω₁,Δω₂，两光学频率梳的谱线数均为N；

2)耦合后的光学频率梳在第一光电探测器处检测，即可以产生N个频率正交的线性调频微波信号，第一个线性调频微波信号的初始频率为ω₁-ω₂，相邻线性调频微波信号的初始频率间隔为Δω₁-Δω₂；每一线性调频信号啁啾率、时间长度与基带线性调频信号相同；

3)光电探测产生的信号通过电功分器功分后，再通过N个电带通滤波器分别滤出N个频率正交的线性调频微波信号，然后通过电功率放大器放大后馈送到MIMO雷达的N个不同发射天线发射；

4)基带线性调频信号通过第一光学调制器调制在第一光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω₁、第一谱线角频率为ω₁的光学频率梳上，后与第三光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω₁、第一谱线角频率为ω₂的光学频率梳耦合，两光学频率梳的谱线数均为N；

5)耦合后的光学频率梳通过一段色散介质后经第一波分复用器分为N路，每路包含分别来自被调制的第一光学频率梳的一根谱线和与之最近的来自第三光学频率梳的一根谱线；

6)N个接收天线中的每一个均接收到来自N个发射天线的N路发射信号，每一路接收信号经电低噪声放大器放大后分别调制第一波分复用器的其中一路输出光信号，N路调制后的光信号在第二波分复用器处耦合；

7)第二波分复用器耦合输出的光信号通过光电探测即可以将N个接收天线接收到的N×N个接收信号同时去斜并分别产生频率不同的N×N个低频信号；

8)该信号在雷达信号处理机处进行雷达信号处理，即可同时利用N×N个接收信号的信息实现MIMO雷达的探测和成像等功能。

对N个发射天线，N个接收天线的MIMO雷达系统，本发明在发射端使用两个自由光谱范围不同和初始波长均不同的光学频率梳，其中一个光学频率梳被基带线性调频信号调制，两光学频率梳耦合后通过光电探测器检测，即可以同时产生N路频率正交的线性调频信号；在接收端利用两个自由光谱范围相同但初始波长不同的光学频率梳对N个天线接收到的N×N路信号进行接收去斜处理，通过一段色散介质，可将N×N个接收信号同时去斜并分别产生N×N个信号。本发明通过微波光子技术，使得N路频率正交信号的产生和N×N路信号的接收仅分别需要一个发射机和接收机，极大的简化了频率正交MIMO雷达系统发射机和接收机结构。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明发射部分光谱及电谱示意图；

图3为本发明接收部分光谱及电谱示意图；

图4为本发明实施例中发射部分同时产生的10个频率正交的线性调频信号的频谱图；

图5为本发明实施例中接收部分同时经去斜处理后电信号的频谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1，本发明装置包括：第一光学频率梳发生器1、第二光学频率梳发生器2、基带线性调频信号发生器3、第一光学调制器4、光功分器5、第一光耦合器6、第一光电探测器7、电功分器8、电带通滤波器9、电功率放大器10、第三光学频率梳发生器11、第二光耦合器12、光学色散介质13、第一波分复用器14、电低噪声放大器15、第二光学调制器16、第二波分复用器17、第二光电探测器18、雷达信号处理机19。所述第一光学频率梳发生器1的输出端与第一光学调制器4的光学输入端连接，所述第一光学调制器4的电学输入端与基带线性调频信号发生器3的输出端连接，所述第一光学调制器4的输出端与光功分器5的输入端连接；光功分器5的一个输出端与第一光耦合器6的一个输入端连接，第一光耦合器6的另一个输入端与第二光学频率梳发生器2的输出端连接，第一光耦合器6的输出端与第一光电探测器7的输入端连接；第一光电探测器7的输出端与电功分器8的输入端连接，电功分器8的数个输出端分别与数个电带通滤波器的输入端连接，其中电功分器8的第一个输出端与电带通滤波器9的输入端连接，数个电带通滤波器的输出端分别与数个电功率放大器的输入端连接，其中电带通滤波器9的输出端与电功率放大器10的输入端连接，数个电功率放大器的输出端与雷达天线连接实现雷达信号的发射；光功分器5的另一个输出端与第二光耦合器12的一个输入端连接，第二光耦合器12的另一个输入端与第三光学频率梳发生器11的输出端连接；第二光耦合器12的输出端与光学色散介质13的输入端连接，光学色散介质13的输出端与第一波分复用器14的输入端连接，第一波分复用器14的数个输出端分别与数个第二光学调制器的光学输入端连接，其中第一波分复用器14的第一个输出端与第二光学调制器16的光学输入端连接；数路接收信号分别输入数个电低噪声放大器连接，其中第一路接收信号与低噪声放大器15的输入端连接，数个电低噪声放大器的输出端分别与数个第二光学调制器的电学输入端连接，其中低噪声放大器15的输出端与第二光学调制器16的电学输入端连接；数个第二光学调制器的光学输出端分别与第二波分复用器17的数个输入端连接，其中第二光学调制器16的光学输出端与第二波分复用器17的第一个输入端连接；第二波分复用器17的输出端与第二光电探测器18的输入端连接，第二光电探测器18的输出端与雷达信号处理机19的输入端连接。

本发明实现微波光子MIMO雷达信号收发，具体步骤是：

步骤一、基带线性调频信号通过第一光学调制器调制在第一光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω₁、第一谱线角频率为ω₁的光学频率梳上，然后与第二光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω₂、第一谱线角频率为ω₂的光学频率梳耦合，ω₁-ω₂<<Δω₁,Δω₂，两光学频率梳的谱线数均为N；

步骤二、耦合后的光学频率梳在第一光电探测器处检测，即可以产生N个频率正交的线性调频微波信号，第一个线性调频微波信号的初始频率为ω₁-ω₂，相邻线性调频微波信号的初始频率间隔为Δω₁-Δω₂；每一线性调频信号啁啾率、时间长度与基带线性调频信号相同；；

步骤三、光电探测产生的信号通过电功分器功分后，再通过N个电带通滤波器分别滤出N个频率正交的线性调频微波信号，然后通过电功率放大器放大后馈送到MIMO雷达的N个不同发射天线发射；

步骤四、基带线性调频信号通过第一光学调制器调制在第一光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω₁、第一谱线角频率为ω₁的光学频率梳上，后与第三光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω₁、第一谱线角频率为ω₂的光学频率梳耦合，两光学频率梳的谱线数均为N；

步骤五、耦合后的光学频率梳通过一段色散介质后经第一波分复用器分为N路，每路包含分别来自被调制的第一光学频率梳的一根谱线和与之最近的来自第三光学频率梳的一根谱线；

步骤六、N个接收天线中的每一个均接收到来自N个发射天线的N路发射信号，每一路接收信号经电低噪声放大器放大后分别调制第一波分复用器的其中一路输出光信号，N路调制后的光信号在第二波分复用器处耦合；

步骤七、第二波分复用器耦合输出的光信号通过光电探测即可以将N个接收天线接收到的N×N个接收信号同时去斜并分别产生频率不同的N×N个低频信号；

步骤八、该信号在雷达信号处理机处进行雷达信号处理，即可同时利用N×N个接收信号的信息实现MIMO雷达的探测和成像。

图2为本发明发射部分光谱及电谱示意图。图2(a)为第一光学频率梳发生器1输出的光学频率梳的光谱示意图，其第一根谱线的角频率为ω₁，自由谱范围(谱线间隔)为Δω₁；图2(b)为图2(a)中的光学频率梳经第一光学调制器4调制上基带线性调频信号后的光谱示意图；图2(c)为第二光学频率梳发生器2输出的光学频率梳的光谱示意图，其第一根谱线的角频率为ω₂，谱线间隔为Δω₂；图2(d)是上述两光学频率梳经第一光耦合器6耦合后光信号的光谱示意图；图2(e)为图2(d)所示光信号在第一光电探测器7处光电检测后电信号的频谱图，产生了多个不同频率的线性跳频信号，其中虚线框中所示的多个线性调频信号为图2(d)中来自第一光学频率梳发生器1的已调制的谱线与和其最接近的来自第二光学频率梳发生器2的未调制谱线的拍频结果，其数量由光学频率梳的谱线数决定。

图3为本发明接收部分光谱及电谱示意图。图3(a)为第一光学频率梳发生器1输出的光学频率梳经第一光学调制器4调制上基带线性调频信号后的光谱示意图，其第一根谱线的角频率为ω₁，谱线间隔为Δω₁；图3(b)为第三光学频率梳发生器11输出的光学频率梳的光谱示意图，其第一根谱线的角频率为ω₂，谱线间隔为Δω₁；图3(c)为上述两光学频率梳经第二光耦合器12耦合后光信号的光谱示意图；图3(d)为图3(c)所示多组光学频率梳中的一组的光谱示意图(第一波分复用器14的一个输出)，其包括来自第一光学频率梳发生器1的已调制的谱线与和其最接近的来自第三光学频率梳发生器11的未调制谱线；图3(e)为接收端一个接收天线接收到的一组线性调频信号的频谱示意图；图3(f)为图3(d)所示光信号在第二光学调制器16处被图3(e)所示的接收信号调制后的光谱示意图；图3(g)为在经一段色散介质传输的情况下，第二波分复用器17输出的光信号经第二光电探测器18检测后产生的经去斜处理后的电信号的频谱图示意图，产生了一系列的低频信号分量，其数量等于发射天线数量乘以接收天线数量，该信号在雷达信号处理机19处理通过滤波得到所有去斜接收信号，然后通过信号处理即可以完成雷达探测、成像等功能。图3(h)为系统中不引入色散介质时第二光电探测器18输出的经去斜处理后的电信号的频谱示意图，图3(g)中多个离散的去斜频率分量在图3(h)中重合在一起，这会造成接收端无法将所有有用接收信息区分开来。因此，色散介质在本发明中起到了关键作用，是本系统能够将所有接收信息通过单个接收机区分开来的关键。

实施例

本发明装置可用于任意发射天线和接收天线数量的MIMO雷达系统，本实施例以具有10个发射天线和10个接收天线的频率正交MIMO雷达系统架构为例。本实施例中，第一光学频率梳发生器产生的光学频率梳的自由谱范围Δω₁为50.4GHz，第二光学频率梳发生器产生的光学频率梳的自由谱范围Δω₂为50GHz，两光学频率梳均具有10根谱线，且两光学频率梳的第一谱线频率间隔ω₁-ω₂为10GHz，第一光学频率梳被基带线性调频信号调制，调制带宽为300MHz。在此条件下，第一光学频率梳与第二光学频率梳耦合后经光电探测产生的10路频率正交线性调频信号的带宽均为300MHz，频率间隔为400MHz。在本实施例中，设置雷达信号的时间长度为6.4μs，因此其啁啾率为46.875MHz/μs。图4为本发明实施例中发射部分同时产生的10个频率正交的线性调频信号的频谱图，可以看到产生了10个带宽均为300MHz，起始频率间隔为400MHz的线性调频信号。该信号通过10个不同的带通滤波器即可以分别滤出10个频率正交的信号分别作为发射信号从雷达系统的10个发射天线发射。

10个发射天线发射的10路频率正交的电信号在照射到探测物后被反射，在接收端，每一个接收天线会同时收到10个发射天线发射信号的反射信号，因此，在接收端，共收到10组信号，每组信号均包含发射端发射的10个频率正交信号的反射信号，这里接收信号的延时设置为0.64μs

在接收端，第三光学频率梳发生器产生的光学频率梳的自由谱范围同样为Δω₁＝50.4GHz，同样具有10根谱线，且其第一谱线的角频率与第二光学频率梳发生器产生的光学频率梳得第一谱线的角频率相同。第三光学频率梳发生器产生的未调制光学频率梳与第一光学频率梳发生器产生的已调制的光学频率梳经光耦合器耦合后，通过一段光学色散介质引入色散，本实施例中色散大小为-1.1×10^-19s²/rad，经色散后的光信号被波分复用器分为10组，每一组包括一根来自第一光学频率梳发生器的已调制的谱线与和其最接近的来自第三光学频率梳发生器的一根未调制谱线。每一组光信号分别被一个接收天线的接收信号进行单边带光调制，然后通过另一个波分复用器将10路经单边带调制后的光信号耦合后输入光电探测器进行探测，即可以产生10组接收信号，共10×10个接收信号的去斜信号，且每一个去斜信号的频率互不相同，如图5(a)所示。图5(a)可以看到产生了10个单频信号和10组频带较宽的信号，对其中一组(1.54GHz到1.61GHz)的频谱进行放大，如图5(b)所示，可以看到在1.55GHz附近存在10个频率互不相等的频率分量，即为其中的10个去斜后信号，在1.6GHz附近存在一个独立的频率分量，其远离去斜频率成分，在雷达信号处理中可以通过滤波滤除。图5(a)中共有10组如图5(b)的信号，因此共100个频率互不相等的去斜后频率分量。该信号输入雷达信号处理机，通过信号处理技术，将100个去斜后频率分量分别滤出并联合处理，即可以实现雷达系统的探测、成像等复杂功能。

Claims (5)

1.一种高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置，其特征在于，该装置包括第一光学频率梳发生器、第二光学频率梳发生器、基带线性调频信号发生器、第一光学调制器、光功分器、第一光耦合器、第一光电探测器、电功分器、数个电带通滤波器、数个电功率放大器、第三光学频率梳发生器、第二光耦合器、光学色散介质、第一波分复用器、数个电低噪声放大器、数个第二光学调制器、第二波分复用器、第二光电探测器、雷达信号处理机；所述第一光学频率梳发生器的输出端与第一光学调制器的光学输入端连接，所述第一光学调制器的电学输入端与基带线性调频信号发生器的输出端连接，所述第一光学调制器的输出端与光功分器的输入端连接；光功分器的一个输出端与第一光耦合器的一个输入端连接，第一光耦合器的另一个输入端与第二光学频率梳发生器的输出端连接，第一光耦合器的输出端与第一光电探测器的输入端连接；第一光电探测器的输出端与电功分器的输入端连接，电功分器的数个输出端分别与数个电带通滤波器的输入端连接，数个电带通滤波器的输出端分别与数个电功率放大器的输入端连接，数个电功率放大器的输出端与雷达天线连接实现雷达信号的发射；光功分器的另一个输出端与第二光耦合器的一个输入端连接，第二光耦合器的另一个输入端与第三光学频率梳发生器的输出端连接；第二光耦合器的输出端与光学色散介质的输入端连接，光学色散介质的输出端与第一波分复用器的输入端连接，第一波分复用器的数个输出端分别与数个第二光学调制器的光学输入端连接；数路接收信号分别输入数个电低噪声放大器，数个电低噪声放大器的输出端分别与数个第二光学调制器的电学输入端连接；数个第二光学调制器的光学输出端分别与第二波分复用器的数个输入端连接，第二波分复用器的输出端与第二光电探测器的输入端连接，第二光电探测器的输出端与雷达信号处理机的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置，其特征在于， 所述数个电带通滤波器具有不同的中心频率，分别与第一光电探测器产生的数个频率正交的线性调频信号的中心频率相同。

3.根据权利要求1所述的高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置，其特征在于，所述第一、第二光学频率梳发生器产生的光学频率梳具有不同的自由谱范围和不同的初始波长；所述第一、第三光学频率梳发生器产生的光学频率梳具有相同的自由谱范围，但具有不相同的初始波长；所述第二、第三光学频率梳发生器产生的光学频率梳具有不同的自由谱范围，但具有相同的初始波长。

4.根据权利要求1所述的高集成度微波光子MIMO雷达信号收发装置，其特征在于，所述第一、第二波分复用器具有相同的信道数、信道间隔和带宽。

5.一种采用如权利要求1所述装置的高集成度微波光子MIMO雷达信号收发方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）基带线性调频信号通过第一光学调制器调制在第一光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω ₁、第一谱线角频率为ω ₁的光学频率梳上，然后与第二光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω ₂、第一谱线角频率为ω ₂的光学频率梳耦合，ω ₁-ω ₂<<Δω ₁,Δω ₂，两光学频率梳的谱线数均为N；

2）耦合后的光学频率梳在第一光电探测器处检测，即可以产生N个频率正交的线性调频微波信号，第一个线性调频微波信号的初始频率为ω ₁-ω ₂，相邻线性调频微波信号的初始频率间隔为Δω ₁-Δω ₂；每一线性调频信号啁啾率、时间长度与基带线性调频信号相同；

3）光电探测产生的信号通过电功分器功分后，再通过N个电带通滤波器分别滤出N个频率正交的线性调频微波信号，然后通过电功率放大器放大后馈送到MIMO雷达的N个不同发射天线发射；

4）基带线性调频信号通过第一光学调制器调制在第一光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω ₁、第一谱线角频率为ω ₁的光学频率梳上，后与第三光学频率梳发生器产生的自由谱范围为Δω ₁、第一谱线角频率为ω ₂的光学频率梳耦合，两光学频率梳的谱线数均为N；

5）耦合后的光学频率梳通过一段色散介质后经第一波分复用器分为N路，每路包含分别来自被调制的第一光学频率梳的一根谱线和与之最近的来自第三光学频率梳的一根谱线；

6）N个接收天线中的每一个均接收到来自N个发射天线的N路发射信号，每一路接收信号经电低噪声放大器放大后分别调制第一波分复用器的其中一路输出光信号，N路调制后的光信号在第二波分复用器处耦合；

7）第二波分复用器耦合输出的光信号通过光电探测即可以将N个接收天线接收到的N×N个接收信号同时去斜并分别产生频率不同的N×N个低频信号；

8）该信号在雷达信号处理机处进行雷达信号处理，即可同时利用N×N个接收信号的信息实现MIMO雷达的探测和成像。