基于微波光子技术的移动目标探测研究

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移动目标探测是雷达系统的重要功能。近年来,无论是军事还是民用方面对雷达系统的性能需求增长迅速,雷达工作环境也日益复杂,而传统的基于电子学方法的雷达系统由于“电子瓶颈”的存在,其发展面临着许多挑战。微波光子学作为一门微波与光子技术相结合的交叉学科,以其具有瞬时带宽大、频率覆盖范围宽、传输损耗低、抗电磁干扰等优势,在微波信号产生、传输和处理等方面都有广泛应用。因此,微波光子技术被视为下一代雷达技术发展的重要途径,由此诞生的微波光子雷达在突破现有雷达带宽瓶颈,实现更高频率以及更多频带等方面有着巨大的潜力。
  在雷达系统中,针对移动目标的探测主要是基于多普勒效应,即利用目标运动引起的微波信号频率的变化来反映移动目标的运动状态。本文围绕基于微波光子技术的移动目标探测展开研究,主要工作包括以下两个方面:
  (1)基于微波光子技术设计了移动目标距离和速度同时测量的方案,采用双带线性频率调制(LFM)信号作为发射信号实现了移动目标距离和速度大小的同时测量,并用三带LFM信号作为发射信号实现了移动目标速度方向的鉴别。在实验室条件下设计并进行了模拟实验,验证了该方案的可行性,并对测量系统的误差进行了分析讨论。
  (2)探索了利用光子集成器件实现多普勒频移瞬时测量的方案,并给出了详细的理论分析。这一方案主要是基于多普勒频移-功率映射的原理,利用光子集成器件产生两个随频率变化趋势相反的频率响应来构建比较函数,通过信号功率的检测实现多普勒频移的测量,并且能够同时测量多普勒频移的大小和正负。在实验室已有的硅基集成Fano谐振器的基础上对此方案的可行性进行了尝试。
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