CN218829925U - 一种微波光子雷达探测与频率测量一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微波光子雷达探测与频率测量一体化装置，包括：注入光调频信号产生装置输出端连接第一功率分配器；所述第一功率分配器输出端口一端连接雷达探测器输入端，另一端输出端口连接第二功率分配器；双偏振双驱动马赫曾德调制器，输入端与所述注入光调频信号产生装置连接，上臂连接所述第二功率分配器和所述雷达探测器输出端，下臂分别连接所述第二功率分配器和天线，输出端连接微波光子变频装置；所述微波光子变频装置输出端分别连接雷达探测信息处理装置和频率测量信息处理装置。本发明采用一个双偏振双驱动马赫曾德调制器便可实现雷达探测和频率测量一体化，使结构更加简单，降低制作成本。

Description

一种微波光子雷达探测与频率测量一体化装置

技术领域

本实用新型涉及微波光子频率测量及雷达技术领域，特别是涉及一种微波光子雷达探测与频率测量一体化装置。

背景技术

微波频率测量在现代电子战、雷达和无线通信系统等方面发挥着不可或缺的功能。传统的电学频率测量方法受到其使用的电子元件的限制，其测量速度，测量带宽往往是有限的，并且会受到电磁干扰的影响。而微波光子技术有着瞬时带宽大、传输损耗低、抗电磁干扰等诸多优势，这为高性能微波频率测量打开了新的思路。

目前已有的一体化装置，采用多个马赫曾德尔调制器实现雷达探测和频率测量，马赫曾德尔调制器无法将雷达探测信号和频率测量的信号集中进行处理，必须需要多个马赫曾德尔调制器进行分步处理，制作成本偏高，还利用可编程光滤波器限制了测量宽带，测量范围比较受限。

综上所述可以看出，如何利用结构简单的装置实现雷达探测和频率测量一体化是目前有待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种微波光子雷达探测与频率测量一体化装置解决了现有技术中结构复杂并且测量范围受限的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型提供雷达探测与频率测量一体化装置，包括：注入光调频信号产生装置；

第一功率分配器：

输入端连接所述注入光调频信号产生装置的输出端；

第一输出端连接雷达探测器输入端，第二输出端连接第二分配功率器输入端；

双偏振双驱动马赫曾德调制器：

输入端与所述注入光调频信号产生装置连接；

上臂分别与第二功率分配器的第一输出端和所述雷达探测器输出端连接；

下臂分别与所述第二功率分配器的第二输出端和频率接收天线输出端连接；

微波光子变频装置：

输入端与所述双偏振双驱动马赫曾德调制器的输出端连接；

第一输出端连接雷达探测信息处理装置的输入端，第二输出端连接频率测量信息处理装置的输入端。

优选地，所述注入光调频信号产生装置包括：

光注入半导体激光器，反馈端连接反馈控制装置的输出端；

第三功率分配器，所述第三功率分配器和所述光注入半导体激光器通过光电探测器连接，所述第三功率分配器的第一输出端连接所述反馈控制装置的输入端，第二输出端连接所述第一功率分配器。

优选地，所述光注入半导体激光器包括：

主激光器；

从激光器；

注入光调整装置，所述注入光调整装置和所述主激光器之间通过光耦合器连接；

光环形器，a端口与所述注入光调整装置的输出端连接；b端口与所述从激光器连接；c端口与所述光电探测器连接。

优选地，所述注入光调整装置包括：

强度调制器；

可调光衰减器，输入端连接所述光耦合器，输出端连接所述强度调制器第一输入端；

任意波形发生器，连接所述强度调制器第二输入端。

优选地，所述反馈控制装置包括：

可调电衰减器，输入端连接单模光纤输出端，输出端连接所述强度调制器；

所述单模光纤，输入端连接所述第一功率分配器。

优选地，所述双偏振双驱动马赫曾德调制器下臂内置一个90°偏振旋转片。

优选地，所述雷达探测器包括：

第一放大器，输入端连接所述第一功率分配器，输出端连接发射天线；

第二放大器，输入端连接接收天线，输出端连接所述双偏振双驱动马赫曾德调制器上臂。

优选的，所述微波光子变频装置包括：

偏振分束器，所述偏振分束器的输入端连接所述双偏振双驱动马赫曾德调制器的输出端；所述偏振分束器的第一输出端连接第二光电探测器输入端，第二输出端连接第三光电探测器输入端；

所述第二光电探测器，输出端连接所述雷达探测信息处理装置；

所述第三光电探测器，输出端连接所述频率测量信息处理装置。

优选的，所述雷达探测信息处理装置包括：

低通滤波器，所述低通滤波器输入端连接所述第二光电探测器，所述低通滤波器输出端连接第一模数及数模转换器连接。

优选的，所述频率测量信息处理装置包括：

电带通滤波器，输入端连接所述第三光电探测器输出端；

包络探测器，所述包络探测器输入端连接所述电带通滤波器，所述包络探测器输出端连接第二模数及数模转换器。

本实用新型所提供的一种雷达探测与频率测量一体装置，利用注入光调频信号产生装置产生可调节范围广的光信号，通过分配器进行分配，分别用于雷达探测和反馈，将雷达探测的回波信号和频率待测试信号输入双偏振双驱动马赫曾德调制器中进行处理，最后利用处理处置进行处理实现雷达探测和频率测量一体化。采用双偏振双驱动马赫曾德调制器与注入光调频信号产生装置连接，便可实现雷达探测和频率测量一体化的装置，相比现有技术中采用多个马赫曾德调制器才可以实现雷达探测和频率测量一体化降低了成本，本实用新型中未使用可编程光滤波器，一方面避免了滤波器对测量宽带的受限制，另一方面节约的设备成本。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的装置结构框图。

其中，说明书附图标记说明：1、主激光器；2、光耦合器；3、注入光调整装置；3.1、可调光衰减器；3.2、强度调制器；3.3、任意波形发生器；4、光环形器；5、从激光器；6、光电探测器；7、第三功率分配器；8、反馈控制模块；81、可调电衰减器；82、单模光纤；9、第一功率分配器；10、第二功率分配器；11、雷达探测器；111、第一电放大器；112、发射天线；113、第二电放大器；114、接收天线；12、双偏振双驱动马赫曾德调制器；13、微波光子变频装置；131、偏振分束器；132、第一光电探测器；133、第二光电探测器；14、雷达探测信息处理装置；141、低通滤波器；142、第一模数及数模转换器；15、频率测量信息处理装置；151、电带通滤波器；152、包络探测器；153、第二模数及数模转换器，16、频率接收天线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1所示，本实用新型的公开了一种雷达探测和频率测量一体化装置，主激光器1、光耦合器2、注入光调整装置3、光环形器4、从激光器5、光电探测器6、第三功率分配器7、反馈控制模块8、第一功率分配器9、第二功率分配器10、雷达探测器11、双偏振双驱动马赫曾德调制器12、微波光子变频装置13、雷达探测信息处理装置14、频率测量信息处理装置15、频率接收天线16。

注入光调频信号产生装置包括：主激光器1、光耦合器2、注入光调整装置3、光环形器4、从激光器5、光电探测器6、第三功率分配器7、反馈控制模块8。

注入光调整模块包括依次相连的可调光衰减器31；强度调制器32；任意波形发生器33。通过控制任意波形发生器33产生三角形波形形状的电压信号驱动强度调制器32，对所述主激光器1发出的光信号进行调制，然后产生波形、周期和强度可调的注入光信号。主激光器与从激光器的失谐频率，注入强度由可调光衰减器31调节。

然后所述波形、周期和强度可调的注入光信号进入光环行器4的第一端口a、并由光环行器第二端口b注入到从激光器5中。在适当的注入功率及失谐频率下，从激光器5工作在单周期振荡态。

所述线性扫频的电信号被第一功率分配器7分出一半作为反馈信号，另一半作为系统后续的测试信号，可调电衰减器81用于控制反馈强度，控制单模光纤82的长度，使得反馈环路延时与所述产生的线性扫频信号周期匹配。

所述测试信号被第一功率分配器9分路为参考信号和雷达探测所用的探测信号。

所述探测信号连接至雷达探测器11，所述雷达探测装置11包括相互隔离的第一放大器111与发射天线112、第二放大器113与接收天线114，所述第一电放大器111用于放大探测信号，所述第二电放大器113用于放大回波信号。所述探测信号输入发射天线112并发射至自由空间，经过目标物反射后，接收天线114获取目标物反射的回波信号。回波信号与发射信号存在一个延迟时间Δt，因此目标的距离d可以通过d＝2BΔt/T计算得出。由于发射信号是线性扫频的电信号，可以通过直接计算发射信号与回波信号之间的频率差来获取目标的信息。

所述参考信号由第二功率分配器10进一步分为雷达探测功能与频率测量功能所使用的参考信号。

所述雷达探测与频率测量的参考信号、所述回波信号以及频率待测信号共同输入到双偏振双驱动马赫曾德调制器12，双偏振双驱动马赫曾德调制器12以主激光器1分出的光信号作为光载波，上臂由雷达探测用参考信号和所述回波信号驱动，产生x偏振态信号，下臂由频率测量用参考信号和所述测频信号驱动，经过90°偏振旋转片后产生y偏振态信号，最终通过偏振合束器合束。

所述合束信号输入到微波光子变频装置13进行变频。微波光子变频装置13包括偏振分束器131、第二光电探测器132、和第三光电探测器133。所述偏振分束器131用于将两正交偏振态的信号分开。所述x偏振态信号由第二光电探测器132探测，实现去啁啾，所述y偏振态信号由第三光电探测器133探测，实现变频，产生中频线性扫频信号。

所述去啁啾信号输入雷达探测信息处理装置14中，所述雷达探测模块包括低通滤波器141、第一模数转化器及数模转换器142。低通滤波器141用于滤除所述去啁啾信号外的高频谐波，通过第一模数转化器及数模转换器142提取目标物提的特征值，得到目标物体的位置信息。

所述去啁啾信号输入频率测量信息处理装置15，当中频线性扫频信号扫到电带通滤波器151通带，则会产生脉冲。包络探测器152用于得到所述两脉冲的包络，通过第二模数及数模转化器153得到脉冲的包络出现的时间间隔，然后通过第二模数及数模转化器153得到目标物体的频率。

本实施例采用主激光器的部分光载波用于注入从激光器以产生线性扫频信号，该信号用于两个功能；在雷达识别中，用于探测目标以及作为参考光来实现去啁啾，去啁啾后的信号分析后则可得出探测目标的信息；在频率测量中，该线性扫频信号作为参考信号与含待测信号频率信息的另一信号拍频，设置电滤波器的中心频率，在包络探测器之后得到两个脉冲，两脉冲时间间隔可与待测信号频率相映射，实现频率测量。本发明用于雷达识别时无需额外射频源，并且具有超灵活的可调性；用于测量频率时，可以调整注入参数来改变所产生双啁啾线性扫频信号的扫频范围，从而改变频率测量范围。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种微波光子雷达探测与频率测量一体化装置，其特征在于，包括：

注入光调频信号产生装置；

第一功率分配器：

输入端连接所述注入光调频信号产生装置的输出端；

第一输出端连接雷达探测器输入端，第二输出端连接第二分配功率器输入端；

双偏振双驱动马赫曾德调制器：

输入端与所述注入光调频信号产生装置连接；

上臂分别与第二功率分配器的第一输出端和所述雷达探测器输出端连接；

下臂分别与所述第二功率分配器的第二输出端和频率接收天线输出端连接；

微波光子变频装置：

输入端与所述双偏振双驱动马赫曾德调制器的输出端连接；

第一输出端连接雷达探测信息处理装置的输入端，第二输出端连接频率测量信息处理装置的输入端。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注入光调频信号产生装置包括：

光注入半导体激光器，反馈端连接反馈控制装置的输出端；

第三功率分配器，所述第三功率分配器和所述光注入半导体激光器通过光电探测器连接，所述第三功率分配器的第一输出端连接所述反馈控制装置的输入端，第二输出端连接所述第一功率分配器。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光注入半导体激光器包括：

主激光器；

从激光器；

注入光调整装置，所述注入光调整装置和所述主激光器之间通过光耦合器连接；

光环形器，a端口与所述注入光调整装置的输出端连接；b端口与所述从激光器连接；c端口与所述光电探测器连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述注入光调整装置包括：

强度调制器；

可调光衰减器，输入端连接所述光耦合器，输出端连接所述强度调制器第一输入端；

任意波形发生器，连接所述强度调制器第二输入端。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述反馈控制装置包括：

可调电衰减器，输入端连接单模光纤输出端，输出端连接所述强度调制器；

所述单模光纤，输入端连接所述第一功率分配器。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双偏振双驱动马赫曾德调制器下臂内置一个90°偏振旋转片。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述雷达探测器包括：

第一放大器，输入端连接所述第一功率分配器，输出端连接发射天线；

第二放大器，输入端连接接收天线，输出端连接所述双偏振双驱动马赫曾德调制器上臂。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波光子变频装置包括：

偏振分束器，所述偏振分束器的输入端连接所述双偏振双驱动马赫曾德调制器的输出端；所述偏振分束器的第一输出端连接第二光电探测器输入端，第二输出端连接第三光电探测器输入端；

所述第二光电探测器，输出端连接所述雷达探测信息处理装置；

所述第三光电探测器，输出端连接所述频率测量信息处理装置。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述雷达探测信息处理装置包括：

低通滤波器，所述低通滤波器输入端连接所述第二光电探测器，所述低通滤波器输出端连接第一模数及数模转换器连接。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述频率测量信息处理装置包括：

电带通滤波器，输入端连接所述第三光电探测器输出端；

包络探测器，所述包络探测器输入端连接所述电带通滤波器，所述包络探测器输出端连接第二模数及数模转换器。

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