【摘 要】
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雷达是现代战争中陆、海、空、天各兵种的“眼睛”,承担着在各种复杂环境和恶劣气候条件下监测和跟踪军事目标的使命,是现代战争中极为重要的装备。受限于电子瓶颈,传统雷达难以产生和处理宽带信号,很难获得较高的距离分辨率。微波光子技术具有超宽带、低传输损耗、抗电磁干扰等优势,能够克服传统电子器件的若干技术瓶颈,是提升雷达探测性能的有力手段。本论文聚焦于雷达测距系统,提出了一种基于傅里叶域锁模光电振荡器的Co
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雷达是现代战争中陆、海、空、天各兵种的“眼睛”,承担着在各种复杂环境和恶劣气候条件下监测和跟踪军事目标的使命,是现代战争中极为重要的装备。受限于电子瓶颈,传统雷达难以产生和处理宽带信号,很难获得较高的距离分辨率。微波光子技术具有超宽带、低传输损耗、抗电磁干扰等优势,能够克服传统电子器件的若干技术瓶颈,是提升雷达探测性能的有力手段。本论文聚焦于雷达测距系统,提出了一种基于傅里叶域锁模光电振荡器的Costas跳频编码线性调频信号产生技术方案,并进行了测距验证。论文的主要研究内容如下:(1)分析了国内外微波光子雷达测距技术的发展历程和研究现状。研究了雷达测距原理,并理论分析了模糊函数对测距效果的影响。通过数值仿真,研究了线性调频信号、相位编码信号、Costas跳频编码信号和Costas跳频编码线性调频信号等常用信号的模糊函数和测距性能,得出了Costas跳频编码线性调频信号具有理想模糊函数、能够抗距离-多普勒耦合且脉冲压缩旁瓣较低的结论。(2)提出了一种基于压控振荡器驱动的傅里叶域锁模光电振荡器技术方案,能够产生具有低相位噪声、大时间带宽积的Costas跳频编码线性调频信号。该方案利用受激布里渊散射效应实现具有频率选择性的相位调制到强度调制转换,通过开环压控振荡器和电光移频技术产生快速扫频探测光,从而实现通带快速扫描的微波光子滤波器,借助光电振荡器结构实现傅里叶域锁模,产生Costas跳频编码线性调频信号。实验中生成了带宽和频率可灵活调谐的12位Costas跳频编码线性调频信号,具有非常好的相干性。(3)利用所产生的Costas跳频编码线性调频信号,完成了微波光子测距实验验证。分别采用脉冲压缩和混频去斜接收两种方法成功分辨了相距0.2 m、0.3 m、0.5 m、0.85 m和1 m的两个物体。此外,使用长度50 km的光纤实现了远距离测距的场景模拟,实验结果表明:基于傅里叶域锁模光电振荡器的微波光子测距系统能够提高信号的测距性能。
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