符敏 吳彭生

摘 要 本文分析了合成孔徑雷達(dá)中采用射頻光傳輸技術(shù)的可行性，并對寬窄兩種帶寬的信號進(jìn)行了光傳輸驗(yàn)證，對光傳輸和電傳輸兩種方法的信號脈沖壓縮和脈間相干性信號處理結(jié)果進(jìn)行了對比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在常溫下光傳輸與電傳輸對雷達(dá)信號處理無顯著影響。

【關(guān)鍵詞】射頻光傳輸 合成孔徑雷達(dá) 脈沖壓縮

1 引言

隨著光纖傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展以及光電器件功能的不斷完善，光電技術(shù)目前在雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)等電子系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。射頻光鏈路因具有低噪聲、低損耗、超寬帶和大動態(tài)范圍等優(yōu)勢，已成為當(dāng)前微波光子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，并在民用通信、雷達(dá)、電子對抗、射電天文和航空航天等領(lǐng)域開展了諸多應(yīng)用。

合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR），具有全天候、全天時(shí)、遠(yuǎn)距離和寬廣觀測帶的成像能力，以及易于從固定背景中區(qū)分運(yùn)動目標(biāo)的能力，從而受到廣泛重視。探索將射頻光傳輸技術(shù)引入合成孔徑雷達(dá)，對減少星載SAR在空間環(huán)境中暴露部分（尤其是對空間環(huán)境敏感的數(shù)字部分），提高系統(tǒng)可靠性具有重要意義。

2 實(shí)驗(yàn)方法

為驗(yàn)證射頻光傳輸雷達(dá)信號的可行性，并分析射頻光傳輸對雷達(dá)信號處理結(jié)果的影響，分別進(jìn)行了寬帶700M模式和窄帶70M模式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)所使用雷達(dá)系統(tǒng)組成框圖如圖1，包括雷達(dá)天線和穩(wěn)定平臺、綜合機(jī)柜、原始數(shù)據(jù)記錄設(shè)備等。綜合機(jī)柜內(nèi)有接收分機(jī)、A/D分機(jī)和實(shí)時(shí)處理分機(jī)、數(shù)據(jù)處理分機(jī)、數(shù)據(jù)處理分機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和電源分機(jī)等。

在寬帶采集時(shí)，將SAR回波和激勵的射頻傳輸改為光纖傳輸。采集實(shí)驗(yàn)中，需用到多模接收機(jī)中的本振信號，其原理框圖如圖2所示。

多模接收機(jī)由SAR接收通道、MTI接收通道、晶振模塊、功分網(wǎng)絡(luò)模塊、時(shí)鐘本振插件、波形倍頻插件、激勵插件、接收監(jiān)控插件、電源插件等功能插件（模塊）組成。窄帶采集實(shí)驗(yàn)時(shí)，將4路MTI回波和1路本振都改為光纖傳輸。

考慮到實(shí)際中，需要傳輸?shù)男盘柾ǖ揽赡芏噙_(dá)數(shù)十個(gè)；為進(jìn)一步減少傳輸光纜的規(guī)模，采用波分復(fù)用傳輸?shù)姆桨?，多個(gè)傳輸通道復(fù)用一根光纖。實(shí)驗(yàn)中使用的射頻光傳輸鏈路按圖3設(shè)計(jì)，鏈路的射頻傳輸損耗約為33dB；為了保證傳輸通道電平，鏈路后端加入了增益為26dB的射頻放大器，因此最終光傳輸通道的射頻損耗約為7dB。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

對實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行脈沖壓縮和脈間相干性分析，結(jié)果如下。

3.1 70MHZ

圖4是在采樣率120MHz，帶寬70MHz，脈寬10us的情況下，將4路MTI回波和1路本振改為光纖傳輸所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行脈壓和脈間相干性分析的結(jié)果。圖5是同等條件下，使用射頻電纜所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行脈壓和脈間相干性分析的結(jié)果。對比兩者的脈壓結(jié)果，整體來說，光的脈壓效果略好，其寬度更窄。光信號傳輸通道間的相干性波動在±0.5?，與電信號傳輸波動范圍相同。

3.2 700MHz

圖6是在采樣率960MHz，帶寬700MHz，時(shí)寬20us的情況下，將SAR回波和激勵信號的射頻傳輸改為光傳輸后，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行脈壓和脈間相干性分析的結(jié)果。圖7是在同等情況下，對使用射頻電纜所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行脈壓和脈間相干性分析的結(jié)果。二者比較，光的脈壓效果與電傳輸差別不大。光傳輸?shù)拿}間相干性起伏抖動略小。

4 試驗(yàn)結(jié)論

射頻光傳輸和射頻電纜傳輸對雷達(dá)信號處理脈間相干性和脈壓效果無明顯差別。由于光傳輸鏈路對環(huán)境的要求較高，多通道傳輸過程中，溫度變化對射頻光傳輸?shù)姆嘁恢滦砸约靶旁氡鹊挠绊懶枰M(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)分析。

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作者單位

華東電子工程研究所孔徑陣列與空間探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 安徽省合肥市 230039