基于级联光栅的线性啁啾脉冲信号性能研究

摘要

微波雷达技术已日趋成熟，在测距、测速、成像等领域都得到了广泛应用。现如今科技水平不断提升，对微波雷达的要求也越来越高，这促使着微波雷达能够进一步提高距离分辨率以满足新的需求。脉冲压缩技术是目前微波测距雷达提高作用距离和距离分辨率的主要手段之一。用于脉冲压缩微波雷达系统中的线性啁啾脉冲信号一般都是采用电子学的方法生成的，但是传统的电子学方法受到了“电子瓶颈”的限制，生成微波信号的频率一般在10 GHz左右。而通过微波光子学的方法产生线性啁啾调频的高频微波信号可以绕开传统电子学中的“电子瓶颈”，有效地解决电子学途径难以产生高频微波信号的难题，并且获得很大的脉冲压缩比。
　　本文对基于级联啁啾光纤Bragg光栅的啁啾脉冲信号的产生及其性能进行研究分析，对原有系统中啁啾光纤Bragg光栅的反射率进行改进，提出了在低反射率和高反射率两种极端情况下产生线性啁啾脉冲信号。在低反射率情况下，系统产生衬比度为1的正弦线性啁啾脉冲信号。通过 MATLAB软件进行仿真分析，获得了瞬时频率范围为27.63-11.84 GHz，脉冲宽度为1.24 ns的线性啁啾脉冲信号，其脉冲压缩比为98.04。并针对产生信号的脉冲宽度窄的不足，提出将多个窄脉冲拼接成一个宽脉冲，仿真实验中获得了由两个窄脉冲信号拼接而成宽脉冲信号，其脉冲压缩比为78.96。在高反射率情况下，系统产生梳状线性啁啾脉冲信号。通过 MATLAB软件进行仿真分析，获得了脉冲宽度为12.4 ns的梳状线性啁啾脉冲信号，其脉冲压缩比为517.05。梳状线性啁啾脉冲信号无论是脉冲压缩方面的性能还是抗干扰方面的性能均优于正弦线性啁啾脉冲信号。
　　本文中所设计的线性啁啾脉冲信号产生系统除了激光器和光电探测器外只需啁啾光纤Bragg光栅和长光纤，系统造价低廉。而且所产生的信号具有较大的脉冲压缩比的同时还具有一定的抗干扰能力，非常适合应用于未来的现代微波系统中。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景、目的和意义

1.2 啁啾脉冲信号产生的研究现状及其分析

1.3 本文主要研究内容

第2章 脉冲压缩中线性啁啾脉冲信号要求分析

2.1 引言

2.2 脉冲压缩技术

2.3 脉冲压缩提高微波雷达距离分辨率的分析

2.4 线性啁啾脉冲信号的相关性分析

2.5 线性啁啾脉冲信号的频谱分析

2.6 本章总结

第3章 正弦线性啁啾脉冲信号产生的理论分析及系统参数选取

3.1 引言

3.2 线性啁啾脉冲信号产生的理论分析

3.3 线性啁啾脉冲信号产生系统参数的选取

3.4 本章总结

第4章 正弦线性啁啾脉冲信号的性能分析

4.1 引言

4.2 线性啁啾脉冲信号的参数分析

4.3 线性啁啾脉冲信号在强干扰环境下的相关性

4.4 信号产生系统中的非理想因素对信号性能的影响

4.5 本章总结

第5章 宽脉宽及梳状线性啁啾脉冲信号的产生及性能分析

5.1 引言

5.2宽脉冲线性啁啾脉冲信号的系统设计及其分析

5.3 梳状线性啁啾脉冲信号的产生及其性能分析

5.4 本章总结

结论

参考文献

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致谢