相干激光测风雷达气象回波信号的信噪比极低且具有随机性,其信号处理的主要目的是尽可能地提高回波信号的信噪比,以便从噪声中提取所需要的信号。对于脉冲体制的激光雷达,保证各个脉冲的相干性,即各个脉冲载波初相位的一致性,是本文信号处理方法实施的前提。但在实际应用中,激光脉冲的相干性由于Q开关的随机性而遭到破坏。因此,去除激光雷达发射脉冲的载波随机初相位,恢复信号的相干性对本文采用的相干积累和非相干积累信号处理方法具有重要意义。本文主要研究在2μm相干激光测风雷达的应用背景下,基于数字中频技术实现对雷达信号的相干接收,以消除各脉冲载波的随机初相位。将数字中频技术应用于相干激光测风雷达系统,具有线性范围宽、低漂移、低失真、I/Q通道正交性和幅度一致性好等诸多优点。当今模数转换器技术水平的显著提高,使得将数字中频技术应用与频率很高的激光雷达系统成为可能。首先,为了进行软件仿真和半实物仿真,分别利用软件和任意函数发生器对激光雷达中频信号进行模拟,研究了两种情况下模拟雷达中频信号的具体方法,设定了相关参数,并给出了信号的仿真结果。其次,在2μm相干激光测风雷达的应用背景下,设计了数字中频相干接收的具体方案。根据所设计方案,在软件仿真中,设计了Simulink环境下的系统仿真模型;在半实物仿真中,对GaGe高速数据采集卡进行了二次开发。然后,进行Simulink环境下的软件仿真以及结合数据采集卡的半实物仿真,结合相干积累和非相干积累这种传统的信号处理方法,验证了数字中频相干接收技术应用于相干激光雷达信号处理系统的可行性。仿真结果显示:经过相干接收再进行后续信号处理,可以有效提高雷达回波的信噪比。最后,在数字中频相干接收的基础上,对回波信号进行信号积累,并对信号积累结果进行了分析。主要分析了雷达回波输出信噪比随相干积累数、FFT点数和非相干积累数变化的情况,并与理论进行比较,分析了对回波信噪比改善状况造成不利影响的众多因素。