基于线性调频脉冲压缩的激光相干探测技术研究

张鹏飞,潘静岩,范杰平

(中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南 郑州 450047)

1 引 言

脉冲激光相干探测技术具有探测灵敏度高,具备同时对目标的测距和测速的能力,在激光测风、飞行器测量、激光成像和制导方面的应用越来越广泛[1]。脉冲相干激光雷达探测目标时,希望对被测目标有高的测速精度和测距精度,但是在实际应用中,单频率脉冲系统无法同时实现对目标进行高精度的距离测量和速度测量。固定载频脉冲信号的时间宽度τ和信号的带宽B满足以下关系:

τB≈1

单频率激光雷达脉冲的时间宽度τ与带宽反比,速度分辨率取决于频率分辨率,而频率分辨率由时间宽度决定。脉冲的时宽越大脉冲能量越大,雷达的作用距离就越远,但脉冲时宽越大则带宽B就越小,导致测距分辨率就变差。因此,在单脉冲激光雷达测量中距离分辨率和速度分辨率间有着耦合矛盾。

为了解决这个矛盾,可以通过相干地结合多个短激光脉冲,就有可能增加信号的时间,从而提高多普勒分辨率[2]。这种方法虽然有效但对激光脉冲发射要求较高,且确定激光脉冲间的相位关系非常复杂,因此在实际应用中实现非常困难。

另外一种方法就是采用宽脉冲发射和脉冲压缩信号处理的方式来实现。对于相干激光雷达,其方式就是激雷达采用较宽的发射脉冲,在宽脉冲内附加某种调制,扩展信号的频带,从而获得大时宽带宽积脉冲信号,相应地在激光接收处理端,通过一个压缩网络将接收到的宽脉冲压缩成窄脉冲。……