射频光传输对合成孔径雷达信号处理的影响分析

符敏 吴彭生

摘 要 本文分析了合成孔径雷达中采用射频光传输技术的可行性，并对宽窄两种带宽的信号进行了光传输验证，对光传输和电传输两种方法的信号脉冲压缩和脉间相干性信号处理结果进行了对比分析。实验结果表明，在常温下光传输与电传输对雷达信号处理无显著影响。

【关键词】射频光传输 合成孔径雷达 脉冲压缩

1 引言

随着光纤传输技术的不断发展以及光电器件功能的不断完善，光电技术目前在雷达、通信、电子战等电子系统中发挥了重要作用。射频光链路因具有低噪声、低损耗、超宽带和大动态范围等优势，已成为当前微波光子领域研究的热点，并在民用通信、雷达、电子对抗、射电天文和航空航天等领域开展了诸多应用。

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR），具有全天候、全天时、远距离和宽广观测带的成像能力，以及易于从固定背景中区分运动目标的能力，从而受到广泛重视。探索将射频光传输技术引入合成孔径雷达，对减少星载SAR在空间环境中暴露部分（尤其是对空间环境敏感的数字部分），提高系统可靠性具有重要意义。

2 实验方法

为验证射频光传输雷达信号的可行性，并分析射频光传输对雷达信号处理结果的影响，分别进行了宽带700M模式和窄带70M模式实验验证。

实验所使用雷达系统组成框图如图1，包括雷达天线和稳定平台、综合机柜、原始数据记录设备等。综合机柜内有接收分机、A/D分机和实时处理分机、数据处理分机、数据处理分机、网络交换机和电源分机等。

在宽带采集时，将SAR回波和激励的射频传输改为光纤传输。采集实验中，需用到多模接收机中的本振信号，其原理框图如图2所示。

多模接收机由SAR接收通道、MTI接收通道、晶振模块、功分网络模块、时钟本振插件、波形倍频插件、激励插件、接收监控插件、电源插件等功能插件（模块）组成。窄带采集实验时，将4路MTI回波和1路本振都改为光纤传输。

考虑到实际中，需要传输的信号通道可能多达数十个；为进一步减少传输光缆的规模，采用波分复用传输的方案，多个传输通道复用一根光纤。实验中使用的射频光传输链路按图3设计，链路的射频传输损耗约为33dB；为了保证传输通道电平，链路后端加入了增益为26dB的射频放大器，因此最终光传输通道的射频损耗约为7dB。

3 实验数据分析

对实验采集的数据进行脉冲压缩和脉间相干性分析，结果如下。

3.1 70MHZ

图4是在采样率120MHz，带宽70MHz，脉宽10us的情况下，将4路MTI回波和1路本振改为光纤传输所采集到的数据进行脉压和脉间相干性分析的结果。图5是同等条件下，使用射频电缆所采集到的数据进行脉压和脉间相干性分析的结果。对比两者的脉压结果，整体来说，光的脉压效果略好，其宽度更窄。光信号传输通道间的相干性波动在±0.5?，与电信号传输波动范围相同。

3.2 700MHz

图6是在采样率960MHz，带宽700MHz，时宽20us的情况下，将SAR回波和激励信号的射频传输改为光传输后，对采集的数据进行脉压和脉间相干性分析的结果。图7是在同等情况下，对使用射频电缆所采集到的数据进行脉压和脉间相干性分析的结果。二者比较，光的脉压效果与电传输差别不大。光传输的脉间相干性起伏抖动略小。

4 试验结论

射频光传输和射频电缆传输对雷达信号处理脉间相干性和脉压效果无明显差别。由于光传输链路对环境的要求较高，多通道传输过程中，温度变化对射频光传输的幅相一致性以及信噪比的影响需要进行进一步试验分析。

参考文献

[1]STEVE PAPPERT.The RF Story，MTO Electronics&Photonics[C].MTO Symposium，2009.

[2]袁孝康.星载合成孔径雷达导论[M].北京：国防工业出版社，2003.

[3]COX Ⅲ C H.Analog Optical Links：Theory and Practice[M].Cambridge University Press，2006.

[4]戈稳.雷达接收机技术[M].北京：电子工业出版社，2005.

[5]Currie A，Brownm A.Wide Swath SAR[J].IEE Proc of Radar Sonar and Navigation，1992，139（2）：122-135.

作者單位

华东电子工程研究所孔径阵列与空间探测重点实验室 安徽省合肥市 230039