雙電控掃描雷射相控陣雷達的製作方法

2023-05-02 10:31:56

雙電控掃描雷射相控陣雷達的製作方法
【專利摘要】雙電控掃描雷射相控陣雷達，涉及一種雷射相控陣雷達，為解決現有相控陣天線單元尺寸大、發射光束旁瓣多，造成接收信號被幹擾的問題。本發明的脈衝雷射器出射脈衝雷射經反射鏡後入射至分光器，反射光入射至探測器PIN，透射光入射至偏振器，透射光入射至二維液晶調相器，反射光入射經反射鏡入射至分光鏡，透射光入射至發射接收光學元件後發射出去，回波信號經發射接收光學元件透射給分光鏡，反射光入射至二維微鏡陣列，反射光入射至望遠鏡，透射光入射至探測器APD，探測器PIN和探測器APD將光信號轉化為電信號輸出給信號處理電路，控制器控制二維液晶調相器、二維微鏡陣列和脈衝雷射器。本發明用於跟蹤多個高速運動目標的雷射雷達中。
【專利說明】雙電控掃描雷射相控陣雷達
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雷射相控陣雷達。
【背景技術】
[0002]相控陣體制雷射雷達具有波束指向、波束形狀快速變化的能力，易於形成多個波束，並且可對每個波束進行隨機控制，實現任意形式的空間掃描。這些特點使相控陣體制的雷射雷達可以完成多種功能，具有穩定跟蹤多個高速運動目標的能力，為提高雷射雷達對包括隱身目標在內的各種低可探測目標觀測提供了技術潛力。同時，光學相控陣雷射雷達相對於光機掃描雷射雷達在系統體積、重量、功耗方面都有較大的提升。
[0003]現有的相控陣天線單元尺寸較大，發射光束旁瓣較多，造成發射天線效率較低，同時旁瓣回波和主瓣回波一起被接收系統收集到探測器上，對主信號形成幹擾。

【發明內容】

[0004]本發明目的是為了解決現有相控陣天線單元尺寸較大，發射光束旁瓣較多，造成接收信號被幹擾的問題，提供了一種雙電控掃描雷射相控陣雷達。
[0005]本發明所述雙電控掃描雷射相控陣雷達，它包括脈衝雷射器、二維液晶調相器、二維微鏡陣列、偏振器、探測器PIN、探測器APD、分光器、兩個反射鏡、望遠鏡、信號處理電路、控制器、發射接收光學元件和分光鏡，
[0006]脈衝雷射器出射的脈衝雷射入射至第一個反射鏡，經第一個反射鏡反射後入射至分光器，經過該分光器反射的反射光入射至探測器PIN，經過分光器的透射光入射至偏振器，經過該偏振器透射的光入射至二維液晶調相器，經過該二維液晶調相器反射的光入射至第二個反射鏡，經過該第二個反射鏡反射的光入射至分光鏡，經過該分光鏡透射的光入射至發射接收光學元件，經過該發射接收光學元件透射的光作為雙電控掃描雷射相控陣雷達的發射光束髮射出去，經過目標反射的回波信號經過發射接收光學元件接收後透射給分光鏡，經過該分光鏡反射的光入射至二維微鏡陣列，經過該二維微鏡陣列反射的光入射至望遠鏡，經過該望遠鏡的透射光入射至探測器APD，
[0007]探測器PIN將接收到的光信號轉化為電信號後輸出給信號處理電路，探測器PIN用於提供計時起始信號，
[0008]探測器APD將接收到的光信號轉化為電脈衝信號後輸出給信號處理電路，信號處理電路將接收的信號計算獲得距離值，輸出給控制器，
[0009]控制器的第一控制信號通過信號處理電路輸出至二維液晶調相器，用於控制光束所在區域的相位分布，控制器的第二控制信號通過信號處理電路輸出至二維微鏡陣列，用於控制二維微鏡陣列對主光束成相區域進行選擇，然後反射到望遠鏡中，
[0010]控制器的第三控制信號輸出至脈衝雷射器。
[0011]本發明的優點:本發明所述雙電控掃描雷射相控陣雷達採用二維液晶調相器作為發射光束掃描裝置，用二維微鏡陣列作為視場掃描裝置，實現瞬時發射視場和瞬時接收視場的匹配，去除旁瓣的幹擾，旁瓣引起的虛警降低了 80%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明所述雙電控掃描雷射相控陣雷達的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0013]【具體實施方式】一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述雙電控掃描雷射相控陣雷達，它包括脈衝雷射器1、二維液晶調相器2、二維微鏡陣列3、偏振器4、探測器PIN5、探測器APD6、分光器7、兩個反射鏡8、望遠鏡9、信號處理電路10、控制器11、發射接收光學兀件12和分光鏡13,
[0014]脈衝雷射器I出射的脈衝雷射入射至第一個反射鏡8，經第一個反射鏡8反射後入射至分光器7，經過該分光器7反射的反射光入射至探測器PIN5，經過分光器7的透射光入射至偏振器4，經過該偏振器4透射的光入射至二維液晶調相器2，經過該二維液晶調相器2反射的光入射至第二個反射鏡8，經過該第二個反射鏡8反射的光入射至分光鏡13，經過該分光鏡13透射的光入射至發射接收光學元件12，經過該發射接收光學元件12透射的光作為雙電控掃描雷射相控陣雷達的發射光束髮射出去，經過目標反射的回波信號經過發射接收光學元件12接收後透射給分光鏡13，經過該分光鏡13反射的光入射至二維微鏡陣列3，經過該二維微鏡陣列3反射的光入射至望遠鏡9，經過該望遠鏡9的透射光入射至探測器ATO6，
[0015]探測器PIN5將接收到的光信號轉化為電信號後輸出給信號處理電路10，探測器PIN5用於提供計時起始信號，
[0016]探測器APD6將接收到的光信號轉化為電脈衝信號後輸出給信號處理電路10，信號處理電路10將接收的信號計算獲得距離值，輸出給控制器11，
[0017]控制器11的第一控制信號通過信號處理電路10輸出至二維液晶調相器2，用於控制光束所在區域的相位分布，控制器11的第二控制信號通過信號處理電路10輸出至二維微鏡陣列3，用於控制二維微鏡陣列3對主光束成相區域進行選擇，然後反射到望遠鏡9中，
[0018]控制器11的第三控制信號輸出至脈衝雷射器I。
[0019]本實施方式中，控制器11通過控制光束所在區域的相位分布，實現光束在物空間的俯仰角和方位角掃描。
[0020]本實施方式中，通過控制器11，控制二維微鏡陣列只對主光束的成像區域進行選擇反射到望遠鏡9當中，其餘區域的反射光無法進入望遠鏡9。
[0021]【具體實施方式】二:本實施方式對【具體實施方式】一作進一步說明，所述控制器11採用計算機實現。
[0022]【具體實施方式】三:本實施方式對【具體實施方式】一作進一步說明，控制器11將控制信號輸出至二維液晶調相器2控制光束所在區域的相位分布的過程為:利用液晶的雙折射效應，控制光束經過每個相控單元後產生相位延遲，從而改變輸出光束的形狀及傳播方向。
[0023]【具體實施方式】四:本實施方式對【具體實施方式】一作進一步說明，控制器11將控制信號輸出至二維微鏡陣列3對主光束成像區域進行選擇的過程為:二維微鏡陣列3包括多個微小平面鏡，控制器11的輸出電壓不同控制每個微小平面鏡在空間中與基體方向的角度不同。
[0024]本實施方式中，每個微小平面鏡在空間中與基體方向的角度可以為120°、60°、0°等。通過控制器11的輸出電壓不同，可以對每個微小平面鏡的角度進行相應的選擇，也可以控制某個區域內的微小平面鏡都指向同一個方向，而其他區域內的微小平面鏡指向另一個方向。
[0025]本發明的工作原理:從脈衝雷射器I出射的脈衝雷射少部分經分光器7打在探測器PIN5上作為計時起始信號輸入到信號處理電路10中，其餘大部分首先經過偏振器4成為小束散角的線偏振光，之後入射到二維液晶調相器2上。計算機控制器11通過控制光束所在區域的相位分布，實現光束在物空間的俯仰角和方位角掃描。反射的光束再經分光鏡13並通過發射接收光學元件12出射。由目標反射的回波信號先經過發射接收光學元件12並經分光鏡13發射到二維微鏡陣列3上，通過計算機控制器11控制二維微鏡陣列3隻對主光束的成像區域進行選擇反射到望遠鏡9當中，其餘區域的反射光無法進入望遠鏡9。主光束的像經望遠鏡9後匯聚於探測器APD6上，轉化為電脈衝信號，經信號處理電路10即時處理獲得距離值傳給計算機控制器11，同時，計算機控制器11根據二維液晶調相器2和二維微鏡陣列3的控制信息給出俯仰角和方位角，多次掃描後，合成一幅三維距離像。
【權利要求】
1.雙電控掃描雷射相控陣雷達，其特徵在於，它包括脈衝雷射器(I)、二維液晶調相器(2)、二維微鏡陣列(3)、偏振器(4)、探測器PIN(5)、探測器APD(6)、分光器(7)、兩個反射鏡(8)、望遠鏡(9)、信號處理電路(10)、控制器(11)、發射接收光學元件(12)和分光鏡(13)， 脈衝雷射器(I)出射的脈衝雷射入射至第一個反射鏡(8)，經第一個反射鏡(8)反射後入射至分光器(7 )，經過該分光器(7 )反射的反射光入射至探測器PIN (5 )，經過分光器(7 )的透射光入射至偏振器(4)，經過該偏振器(4)透射的光入射至二維液晶調相器(2)，經過該二維液晶調相器(2)反射的光入射至第二個反射鏡(8)，經過該第二個反射鏡(8)反射的光入射至分光鏡(13)，經過該分光鏡(13)透射的光入射至發射接收光學元件(12)，經過該發射接收光學元件(12)透射的光作為雙電控掃描雷射相控陣雷達的發射光束髮射出去，經過目標反射的回波信號經過發射接收光學元件(12)接收後透射給分光鏡(13)，經過該分光鏡(13)反射的光入射至二維微鏡陣列(3)，經過該二維微鏡陣列(3)反射的光入射至望遠鏡(9)，經過該望遠鏡(9)的透射光入射至探測器APD (6)， 探測器PIN (5)將接收到的光信號轉化為電信號後輸出給信號處理電路(10)，探測器PIN (5)用於提供計時起始信號， 探測器APD (6)將接收到的光信號轉化為電脈衝信號後輸出給信號處理電路(10)，信號處理電路(10)將接收的信號計算獲得距離值，輸出給控制器(11)， 控制器(11)的第一控制信號通過信號處理電路(10)輸出至二維液晶調相器(2)，用於控制光束所在區域的相位分布，控制器(11)的第二控制信號通過信號處理電路(10)輸出至二維微鏡陣列(3)，用於控制二維微鏡陣列(3)對主光束成相區域進行選擇，然後反射到望遠鏡(9)中， 控制器(11)的第三控制信號輸出至脈衝雷射器(I)。
2.根據權利要求1所述雙電控掃描雷射相控陣雷達，其特徵在於，所述控制器(11)採用計算機實現。
3.根據權利要求1所述雙電控掃描雷射相控陣雷達，其特徵在於，控制器(11)將控制信號輸出至二維液晶調相器(2)控制光束所在區域的相位分布的過程為:利用液晶的雙折射效應，控制光束經過每個相控單元後產生相位延遲，從而改變輸出光束的形狀及傳播方向。
4.根據權利要求1所述雙電控掃描雷射相控陣雷達，其特徵在於，控制器(11)將控制信號輸出至二維微鏡陣列(3)對主光束成像區域進行選擇的過程為:二維微鏡陣列(3)包括多個微小平面鏡，控制器(11)的輸出電壓不同控制每個微小平面鏡在空間中與基體方向的角度不同。
【文檔編號】G01S7/481GK103645470SQ201310721989
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】靳辰飛, 張思琦, 趙遠, 喬天元, 宋子童, 翟建華 申請人:哈爾濱工業大學