專利名稱：雷達(dá)光纖延遲線的循環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種信息技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體地說(shuō)，是一種雷達(dá)光纖延遲線的循環(huán)控制方法。
背景技術(shù)：
雷達(dá)光纖延遲線的循環(huán)控制方法主要用于雷達(dá)的測(cè)試系統(tǒng)中。根據(jù)探測(cè)最遠(yuǎn)距離的不同，雷達(dá)探測(cè)波發(fā)射機(jī)按照一定的時(shí)間間隔發(fā)送探測(cè)脈沖，雷達(dá)的探測(cè)波接收機(jī)在發(fā)送間隔內(nèi)等待接收自目標(biāo)反射的探測(cè)波。在一個(gè)雷達(dá)的研發(fā)過(guò)程中，常需要測(cè)試設(shè)計(jì)的雷達(dá)探測(cè)波發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的工作性能。但由于配套的雷達(dá)天線、造價(jià)、時(shí)間等方面的限制一般不使用全套的雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，因此常常采用某種簡(jiǎn)便的方法，制作一個(gè)仿真系統(tǒng)，延遲探測(cè)波發(fā)射機(jī)發(fā)出的探測(cè)波到達(dá)探測(cè)波接收機(jī)以模擬雷達(dá)的工作狀態(tài)。當(dāng)前，探測(cè)波模擬延遲方法主要采用的是電纜線延遲方法。由于電纜線的損耗大、體積大、重量重、帶寬低等固有缺點(diǎn)，使得雷達(dá)模擬仿真系統(tǒng)的發(fā)展受阻。特別是隨著延遲量的增大，將無(wú)法搭建模擬仿真系統(tǒng)。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，孫鳳榮、張寧、魏永峰在“基于光纖的雷達(dá)目標(biāo)模擬器設(shè)計(jì)”(《航天電子對(duì)抗》，2002年02期)中提出由于光纖的低損耗、小體積、重量輕、帶寬寬等固有特點(diǎn)，可以代替電纜線以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)模擬仿真系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。在光纖延遲模擬仿真系統(tǒng)中，首先把雷達(dá)微波電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)光纖延遲線進(jìn)行延遲，然后將延遲后的光信號(hào)進(jìn)行光電變換還原為原電信號(hào)，以此模擬出雷達(dá)探測(cè)波的傳輸。但是當(dāng)前使用的光纖延遲方法中往往需要大量的光纖以滿足對(duì)探測(cè)信號(hào)延遲量的需求，這對(duì)雷達(dá)模擬仿真系統(tǒng)的造價(jià)、體積等方面增加了負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種雷達(dá)光纖延遲線的循環(huán)控制方法，使其減少光纖的使用量，并可對(duì)光信號(hào)延遲時(shí)間進(jìn)行選擇。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明利用2×2光耦合器和光纖線組成光信號(hào)循環(huán)回路，使光信號(hào)在其中循環(huán)，采用低通濾波器、高頻時(shí)鐘、方波生成器產(chǎn)生控制方波來(lái)控制光發(fā)送器和光接收機(jī)以選擇經(jīng)過(guò)循環(huán)的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而獲得經(jīng)過(guò)時(shí)延的雷達(dá)探測(cè)波。
本發(fā)明包括以下四個(gè)步驟(1)探測(cè)波發(fā)射周期和包絡(luò)提取通過(guò)低通濾波器過(guò)濾出探測(cè)波發(fā)生器發(fā)出的探測(cè)波包絡(luò)，并獲得探測(cè)波發(fā)生器的發(fā)射周期。
探測(cè)波的包絡(luò)將用于控制生成光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)的控制方波，使光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)的控制方波在寬度上大于探測(cè)波，以避免在探測(cè)波的光電光的轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生失真，并保持與探測(cè)波的周期一致。
(2)光發(fā)送機(jī)控制方波發(fā)生器在時(shí)鐘信號(hào)的控制下產(chǎn)生一個(gè)與探測(cè)波發(fā)生器所發(fā)信號(hào)同步且前沿超前的同步方波，用以控制光發(fā)送機(jī)的偏置電壓，使得光發(fā)送機(jī)只在有探測(cè)波發(fā)出的時(shí)刻發(fā)送調(diào)制過(guò)的光信號(hào)，而在沒(méi)有探測(cè)波發(fā)出的時(shí)刻不發(fā)送直流光信號(hào)，以避免直流光信號(hào)對(duì)下面光信號(hào)循環(huán)造成干擾。
這里，重要的一點(diǎn)是時(shí)鐘脈沖信號(hào)與探測(cè)波發(fā)生器的探測(cè)波發(fā)送周期雖然一致，但是存在相位差。在利用時(shí)鐘脈沖生成控制方波時(shí)，要彌補(bǔ)這個(gè)相位差，使控制方波與探測(cè)波發(fā)生器的探測(cè)波發(fā)送周期完全同步，并且控制方波的寬度要大于探測(cè)波信號(hào)寬度，即控制方波的前后沿均較探測(cè)波發(fā)生器的脈沖信號(hào)有所超出，從而不會(huì)使光電轉(zhuǎn)換器造成探測(cè)波信號(hào)的失真。在時(shí)間軸上，假設(shè)探測(cè)波發(fā)生器的脈沖信號(hào)前沿位于時(shí)鐘脈沖[t，t+1]之間，后沿位于時(shí)鐘脈沖[t’，t’+1]之間，則控制方波的前沿起始位置須小于等于t，后沿的起始位置須大于等于t’+1。
(3)光信號(hào)循環(huán)將2×2光耦合器的一個(gè)輸入口與光發(fā)送機(jī)連接，一個(gè)輸出口與光接收機(jī)連接，另外一個(gè)輸入口和輸出口和一根光纖延遲線相連。自光發(fā)送機(jī)發(fā)出的光信號(hào)將會(huì)耦合到與光纖延遲線相連的輸出口，而經(jīng)過(guò)光纖延遲線的光信號(hào)在對(duì)應(yīng)的輸入口處將會(huì)按1∶1的分路比進(jìn)行分流，分別輸出到兩個(gè)輸出口。光信號(hào)在由光耦合器與光纖延遲線組成的回路中進(jìn)行循環(huán)，每完成一個(gè)循環(huán)后將有一半的光信號(hào)被發(fā)送到光接收機(jī)處。即可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)將光信號(hào)在循環(huán)回路中循環(huán)來(lái)替代使用簡(jiǎn)單的一根光纖來(lái)產(chǎn)生足夠的延時(shí)。
(4)光接收機(jī)控制雷達(dá)的探測(cè)波發(fā)生器發(fā)出的每一個(gè)探測(cè)波，在電光變換后進(jìn)入光纖延遲線和光耦合器組成的回路中循環(huán)。光信號(hào)在這個(gè)回路中每循環(huán)一次就會(huì)把當(dāng)前能量的一半送達(dá)光接收機(jī)。方波發(fā)生器在探測(cè)波包絡(luò)、時(shí)鐘信號(hào)和時(shí)延選擇開(kāi)關(guān)的控制下生成滿足時(shí)延要求并且與對(duì)應(yīng)光信號(hào)到達(dá)光接收機(jī)同步的控制信號(hào)，使光接收機(jī)產(chǎn)生出經(jīng)過(guò)時(shí)延的電信號(hào)。下一步即可以將獲得足夠延遲的電信號(hào)用于進(jìn)行雷達(dá)的測(cè)試工作中了。
本發(fā)明利用光耦合器和光纖延遲線構(gòu)成光信號(hào)的循環(huán)回路，利用自雷達(dá)探測(cè)波提取的信號(hào)周期和包絡(luò)，控制光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)以獲得需要的光信號(hào)時(shí)延控制。本發(fā)明可以有效地減少在雷達(dá)研制過(guò)程中，對(duì)雷達(dá)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的測(cè)試時(shí)所需要的光纖需求量并大大縮小測(cè)試設(shè)備的體積。


圖1為本發(fā)明中各信號(hào)示例圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例(1)探測(cè)波發(fā)射周期和包絡(luò)提取從雷達(dá)的探測(cè)波發(fā)生器引出部分信號(hào)到達(dá)一個(gè)低通濾波器以獲得探測(cè)波的信號(hào)包絡(luò)。雷達(dá)探測(cè)波信號(hào)如圖1中的A、B所示。
(2)光發(fā)送機(jī)控制由于雷達(dá)探測(cè)波是一個(gè)周期較長(zhǎng)的脈沖模擬信號(hào)，對(duì)脈沖模擬信號(hào)進(jìn)行光調(diào)制時(shí)，沒(méi)有信號(hào)發(fā)送時(shí)會(huì)有一個(gè)直流光一直存在，為避免直流光對(duì)后續(xù)操作的影響，必須使得沒(méi)有探測(cè)波信號(hào)發(fā)送時(shí)，光發(fā)送機(jī)的偏置電壓低于閾值從而不發(fā)送直流光信號(hào)。信號(hào)包絡(luò)被送達(dá)一個(gè)方波生成器處，方波生成器同時(shí)接入一高頻時(shí)鐘信號(hào)。方波生成器根據(jù)輸入的高頻時(shí)鐘信號(hào)和探測(cè)波包絡(luò)可以得知探測(cè)波信號(hào)得寬度以及周期。由于探測(cè)波包絡(luò)的周期與探測(cè)波發(fā)射周期一致但存在相位差，可以根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)不斷調(diào)整方波生成器生成的方波相位，最終產(chǎn)生一個(gè)與探測(cè)波完全同步的方波信號(hào)，并且這個(gè)方波信號(hào)寬度要寬于探測(cè)波信號(hào)。該方波信號(hào)被用于控制光發(fā)送機(jī)的偏置電壓。時(shí)鐘信號(hào)如圖1中的C所示，光發(fā)送機(jī)控制方波如圖1中的D所示，在光發(fā)送機(jī)控制方波控制下生成的光信號(hào)如圖1中的E所示。
(3)光信號(hào)循環(huán)被探測(cè)波信號(hào)調(diào)制的模擬光信號(hào)傳送到一個(gè)光耦合器。這個(gè)光耦合器的兩個(gè)輸出端，一個(gè)連接光接收機(jī)，另一個(gè)連接一段光纖延遲線至另一個(gè)輸入端。連接光發(fā)送機(jī)的輸入端所有光信號(hào)耦合至連接光纖延遲線的輸出端，而連接光纖延遲線的輸入端光信號(hào)按一定耦合比耦合至兩個(gè)輸出端。從而光信號(hào)在進(jìn)入這個(gè)光耦合器和光纖延遲線組成的回路中將進(jìn)行循環(huán)，每循環(huán)一次當(dāng)前光信號(hào)的一部分將被送至到光接收機(jī)。在光接收機(jī)輸入口處接收到的光信號(hào)如圖1F所示。
(4)光接收機(jī)控制同樣存在一個(gè)方波生成器生成光接收機(jī)控制方波，用于選擇對(duì)經(jīng)過(guò)某個(gè)特定循環(huán)次數(shù)的光信號(hào)進(jìn)行光電變換。光接收機(jī)控制方波的生成同樣受到高頻時(shí)鐘和探測(cè)波包絡(luò)的控制，同時(shí)也還受到時(shí)延選擇開(kāi)關(guān)的控制。方波生成器在高頻時(shí)鐘和探測(cè)波包絡(luò)的控制下可以生成周期和信號(hào)寬度滿足需要的光接收機(jī)控制方波。時(shí)延選擇開(kāi)關(guān)中有不同的檔位，每個(gè)檔位對(duì)應(yīng)光信號(hào)不同的循環(huán)次數(shù)。最低檔位對(duì)應(yīng)最小延遲時(shí)間，即光信號(hào)在光纖中的速度除以光纖延遲線的長(zhǎng)度。其它檔位對(duì)應(yīng)最小延遲時(shí)間的整數(shù)倍。根據(jù)時(shí)延選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置的不同，方波生成器生成的光接收機(jī)控制方波與探測(cè)波包絡(luò)在相位上滯后對(duì)應(yīng)數(shù)量的時(shí)鐘脈沖，以控制光接收機(jī)選擇特定的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換獲得滿足時(shí)延要求的探測(cè)波電信號(hào)。光接收機(jī)控制方波如圖1中的G所示，在控制方波控制下光接收機(jī)還原的光信號(hào)如圖1中的H所示。
權(quán)利要求
1.一種雷達(dá)光纖延遲線的循環(huán)控制方法，其特征在于，利用2×2光耦合器和光纖線組成光信號(hào)循環(huán)回路，使光信號(hào)在其中循環(huán)，采用低通濾波器、高頻時(shí)鐘、方波生成器產(chǎn)生控制方波來(lái)控制光發(fā)送器和光接收機(jī)以選擇經(jīng)過(guò)循環(huán)的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而獲得經(jīng)過(guò)時(shí)延的雷達(dá)探測(cè)波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)光纖延遲線的循環(huán)控制方法，其特征是，包括以下四個(gè)步驟(1)探測(cè)波發(fā)射周期和包絡(luò)提取通過(guò)低通濾波器過(guò)濾出探測(cè)波發(fā)生器發(fā)出的探測(cè)波包絡(luò)，并獲得探測(cè)波發(fā)生器的發(fā)射周期；(2)光發(fā)送機(jī)控制方波發(fā)生器在時(shí)鐘信號(hào)的控制下產(chǎn)生一個(gè)與探測(cè)波發(fā)生器所發(fā)信號(hào)同步且前沿超前的同步方波，用以控制光發(fā)送機(jī)的偏置電壓，使得光發(fā)送機(jī)只在有探測(cè)波發(fā)出的時(shí)刻發(fā)送調(diào)制過(guò)的光信號(hào)，而在沒(méi)有探測(cè)波發(fā)出的時(shí)刻不發(fā)送直流光信號(hào)，以避免直流光信號(hào)對(duì)下面光信號(hào)循環(huán)造成干擾；(3)光信號(hào)循環(huán)將2×2光耦合器的一個(gè)輸入口與光發(fā)送機(jī)連接，一個(gè)輸出口與光接收機(jī)連接，另外一個(gè)輸入口和輸出口和一根光纖延遲線相連，自光發(fā)送機(jī)發(fā)出的光信號(hào)將會(huì)耦合到與光纖延遲線相連的輸出口，而經(jīng)過(guò)光纖延遲線的光信號(hào)在對(duì)應(yīng)的輸入口處將會(huì)進(jìn)行分流，分別輸出到兩個(gè)輸出口，光信號(hào)在由光耦合器與光纖延遲線組成的回路中進(jìn)行循環(huán)，每完成一個(gè)循環(huán)后將有一半的光信號(hào)被發(fā)送到光接收機(jī)處；(4)光接收機(jī)控制雷達(dá)的探測(cè)波發(fā)生器發(fā)出的每一個(gè)探測(cè)波，在電光變換后進(jìn)入光纖延遲線和光耦合器組成的回路中循環(huán)，光信號(hào)在這個(gè)回路中每循環(huán)一次就會(huì)把當(dāng)前能量的一半送達(dá)光接收機(jī)，方波發(fā)生器在探測(cè)波包絡(luò)、時(shí)鐘信號(hào)和時(shí)延選擇開(kāi)關(guān)的控制下生成滿足時(shí)延要求并且與對(duì)應(yīng)光信號(hào)到達(dá)光接收機(jī)同步的控制信號(hào)，使光接收機(jī)產(chǎn)生出經(jīng)過(guò)時(shí)延的電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)光纖延遲線的循環(huán)控制方法，其特征是，所述的步驟(3)中，經(jīng)過(guò)光纖延遲線的光信號(hào)在對(duì)應(yīng)的輸入口處將會(huì)按1∶1的分路比進(jìn)行分流。
全文摘要
一種雷達(dá)光纖延遲線的循環(huán)控制方法，屬于電子信息處理領(lǐng)域。本發(fā)明利用2×2光耦合器和光纖線組成光信號(hào)循環(huán)回路，使光信號(hào)在其中循環(huán)，采用低通濾波器、高頻時(shí)鐘、方波生成器產(chǎn)生控制方波來(lái)控制光發(fā)送器和光接收機(jī)以選擇經(jīng)過(guò)循環(huán)的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而獲得經(jīng)過(guò)時(shí)延的雷達(dá)探測(cè)波。本發(fā)明可以有效地減少在雷達(dá)研制過(guò)程中，對(duì)雷達(dá)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的測(cè)試時(shí)所需要的光纖需求量并大大縮小測(cè)試設(shè)備的體積。
文檔編號(hào)G01S7/48GK1737605SQ20051002948
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者范戈 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)