基於光電技術的分布式時差接收機系統的製作方法

2023-05-18 13:12:26

基於光電技術的分布式時差接收機系統的製作方法
【專利摘要】針對電纜式多點定位系統的不足，本發明提供一種基於光電技術的分布式時差接收機系統，包括8至20個子站接收前端和1個集中式接收與處理總站組成,子站接收前端分別與集中式接收與處理總站相連接，此外，每個子站接收前端均由天線、耦合器、前端光調製器、前端光解調器和前端光復用器組成；集中式接收與處理總站由子站接收後端、脈衝定標源產生器、基準與採樣時鐘產生器和A/D與時間測量模塊組成；通過傳輸光纖將子站接收前端與集中式接收與處理總站2相連接。本發明的主要優點在於：採用微波光電復用實現多站接收機微波信號傳輸與定標，布站靈活，時差測量精度高，電磁兼容性強，成本相對低廉。
【專利說明】基於光電技術的分布式時差接收機系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於飛行物方位監測與引導【技術領域】，具體屬於基於光電技術的多站時差接收機，尤其適用於機場III級綜合交通與引導雷達系統的分布式時差接收機系統。本發明採用微波光電復用實現多站接收機微波信號傳輸與定標，解決了分布式接收機布站靈活，時差測量精度高，電磁兼容性強，成本相對低廉等問題，具有很強的社會效應和市場價值。
【背景技術】
[0002]目前，民航系統對飛機方位的監測與引導主要是通過機場III級綜合交通監視與引導系統(又稱，MLAT多點定位系統)實現。在該系統中，通過布直在機場沮圍內或者航路上的多個遠端接收子站接收機載應答信號，精確測得目標的應答信號到達各個遠端接收站的時間，利用多站到達時間差數據，獲得目標的高精度定位信息。
[0003]該系統需要具備如下三個特徵:第一，要求該系統具有高定位精度，且在成本低廉的前提下具有極高的測量精度高；第二，要求該系統適用性強，能夠滿足不同機場間的物理環境的差別以及機場自身環境的變化所帶來的影響，能夠在距離集中式接收與處理總站幾十米到幾千米的範圍內靈活布站；第三，要求具備良好的電磁抗性，由於機場周圍電磁環境複雜，為了減小定位信息的誤差，接收機系統應有抵抗電磁幹擾的能力。
[0004]由於接收站天線接收到的是微波信號，根據傳統的信號傳輸方式，遠端接收站與主站之間的信號傳輸可米用微波一數字傳輸和微波傳輸兩種方式。
[0005]在採用微波-數字傳輸方式的時候，需要在各接收子站完成微波頻段雷達信號處理等工作，再轉為數位訊號傳送至總站。該方式需要對每個接收子站供電高達幾百瓦，子站供電系統複雜；該方式中各子站分別進行雷達信號處理，不同子站之間的環境差別需要分別進行處理，子站的信號處理系統十分複雜，以上兩點不利於提高子站布站的靈活性。
[0006]在採用微波傳輸方式的時候，各接收子站與總站之間的數據傳輸採用微波電纜的方式進行傳輸，該方式下的信號傳輸損耗與該系統所採用的微波電纜長度呈正相關關係。尤其當各個接收子站之間距離較遠時(通常為幾十米到幾千米)，由微波電纜引發的損耗為十幾dB到幾百dB ;其次，即使採用放大器補償了傳輸損耗，接收子站的位置一旦發生變化，傳輸損耗也發生較大的變化，以上兩點不利於各子站布站的靈活。此外，該方式下，由於微波電纜自身結構原理的局限性，導致通過微波電纜傳輸的信號受外界電磁環境的影響較大。而且，微波電纜需要鋪設大量的管線，且自各接收子站向控制中心匯聚時，微波電纜的口徑越粗，且需要額外屏蔽工藝與設備避免各微波電纜之間的幹擾，直接導致成本增加、鋪設困難以及後期維護的費用高、檢修困難等問題。
[0007]而採用光纖為傳輸媒質，以光的形式傳輸天線所接收到的微波信號時，首先，光纖對通信窗口波長處的光信號的傳輸損耗較小；第二，光纜中傳輸的光信號受外界電磁環境的影響較小。因此，以光纖連接各分布式接收子站和集中式處理與接收總站，將有助於提高各接收子站布站的靈活性，降低系統在電磁屏蔽方面的花銷。
【發明內容】

[0008]本發明的目標旨在實現MLAT多點定位系統中遠距離靈活布站在幾十米到10千米的範圍和複雜電磁環境下減小電磁幹擾的目標，以提供一種布站靈活，時差測量精度高，電磁兼容性強，成本相對低廉的基於光電技術的分布式時差接收機系統。本發明的具體結構為:
基於光電技術的分布式時差接收機系統，包括η個子站接收前端和I個集中式接收與處理總站2組成，η的取值範圍為8至20之間；所述的η個子站接收前端依次編號為第一子站接收前端101、第二子站接收前端102、……直至第η子站接收前端10η，上述η個子站接收前端分別與集中式接收與處理總站2相連接，此外:
每個子站接收前端均由天線4、耦合器5、前端光調製器6、前端光解調器7和前端光復用器8組成，其中，耦合器5有兩個信號輸入埠和一個信號輸出埠，天線4的信號通訊端與稱合器5的其中一個信號輸入埠相連接；通過前端光調製器6將稱合器5的信號輸出端與前端光復用器8的信號輸入端相連接，通過前端光解調器7將耦合器5的另一個信號輸入埠與前端光復用器8的信號輸出端相連接；
集中式接收與處理總站2由與子站接收前端數量相一致的η個子站接收後端、I個脈衝定標源產生器9、I個基準與採樣時鐘產生器10和I個A/D與時間測量模塊11組成；所述的η個子站接收後端與前述的η個子站一一對應，且編號依次為第一子站接收後端201、第二子站接收後端202、……直至第η子站接收後端20η ;其中，每個子站接收後端均由後端光復用器12、後端光解調器13、後端光調製器14和後端對數檢波器15組成；通過後端光解調器13將後端光復用器12的輸出端與後端對數檢波器15的信號輸入端相連接，後端對數檢波器15的信號輸出端與A/D與時間測量模塊11的信號輸入端相連接；通過後端光調製器14將後端光復用器12的輸入 端與脈衝定標源產生器9的信號輸出端相連接；
脈衝定標源產生器9的信號輸入端與基準與採樣時鐘產生器10的信號輸出端相連
接;
通過η個傳輸光纖3將η個子站接收前端中前端光復用器8的雙向信號傳輸端與η個子站接收後端中後端光復用器12的雙向信號傳輸端一一連接；即第一子站接收前端101內的前端光復用器8的雙向信號傳輸端與第一子站接收後端201內的後端光復用器12的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖3相連接,第二子站接收前端102內的前端光復用器8的雙向信號傳輸端與第二子站接收後端202內的後端光復用器12的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖3相連接，依次類推，第η子站接收前端IOn內的前端光復用器8的雙向信號傳輸端與第η子站接收後端20η內的後端光復用器12的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖3相連接。
[0009]本發明的主要優點在於:
本發明採用微波光電復用實現多站接收機微波信號傳輸與定標，微波信號被調製至光頻後經由光纖傳至總站集中處理，傳輸損耗較小對長度不敏感，電磁兼容性強，解決了分布式接收機布站靈活問題；同時採用脈衝定標源對測量時間進行校準，時差測量精度高，成本相對低廉等問題，具有很強的社會效應和市場價值；
1、各分布式接收子站之間，以及各分布式接收子站和集中式接收與處理主站之間的距離和分布可以靈活改變。光信號在光纖中傳輸時，其傳輸損耗很小(當不考慮接頭損耗時，SM28-e型普通單模光纖在1450nm到1650nm波長範圍內的損耗一般低於0.25dB/km)。在此情況下，各前端接收子站與集中式接收與處理主站之間的信號損耗較小，避免了微波電纜在長距離傳輸信號時由於較大的損耗所帶來的布站範圍的限制，使用光纖做為信號傳輸介質可以解決分布式接收機在較大區域內布站靈活問題；
2、由於各個分布式接收子站只需完成目標電信號、定標電信號的接收和調製到光頻的工作，並不需完成雷達目標信號的處理，各接收子站的耗電量較小，為IOW以下。因此，接收子站既不需要大功率供電系統，也不需要複雜的信號處理系統，因此各個分布式接收子站的結構簡單緊湊，有利於子站靈活布站；
3、光信號在傳輸光纖中傳輸時，對電磁幹擾不敏感，比起採用微波電纜傳輸信號的方式，大大降低了系統在電磁屏蔽方面的花銷，成本相對低廉，更有利於機場環境中雷達的工作；
4、本發明採用光纖傳輸脈衝定標源對測量時間進行校準。經過實測，光纖射頻傳輸系統，其相位穩定性、傳輸延時穩定性以及波形保形方面均有良好的性能。具體試驗結果:5Km光纖傳輸IGHz射頻信號的相位抖動為上下浮動0.47度，標準差為0.10度；射頻信號傳輸延時在取100點數據做平均處理後，分析試驗數據，可知其時延抖動的標準差在4ps~21ps (試驗室內條件下:光纖射頻傳輸系統輸入信號為-15dBm~_42dBm時所得結果)；在合理確定光端機的傳輸信號帶寬的前提下，光纖射頻傳輸對脈衝信號的上升沿和下降沿影響較小，均在ns級別，其遠距離傳輸對脈衝傳輸延時影響很小，甚至可以完全忽略。因此，本系統時差測量精度高，電磁兼容性強，成本相對低廉等問題，具有很強的社會效應和市場價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的結構框圖。
【具體實施方式】
[0011]現結合附圖詳細說明本發明的結構特點。
[0012]參見圖1，基於光電技術的分布式時差接收機系統，包括η個子站接收前端和I個集中式接收與處理總站2組成，η的取值範圍為8至20之間；所述的η個子站接收前端依次編號為第一子站接收前端101、第二子站接收前端102、……直至第η子站接收前端10η，上述η個子站接收前端分別與集中式接收與處理總站2相連接，此外:
每個子站接收前端均由天線4、耦合器5、前端光調製器6、前端光解調器7和前端光復用器8組成，其中，耦合器5有兩個信號輸入埠和一個信號輸出埠，天線4的信號通訊端與稱合器5的其中一個信號輸入埠相連接；通過前端光調製器6將稱合器5的信號輸出端與前端光復用器8的信號輸入端相連接，通過前端光解調器7將耦合器5的另一個信號輸入埠與前端光復用器8的信號輸出端相連接；
集中式接收與處理總站2由與子站接收前端數量相一致的η個子站接收後端、I個脈衝定標源產生器9、1個基準與採樣時鐘產生器10和I個A/D與時間測量模塊11組成；所述的η個子站接收後端與前述的η個子站一一對應，且編號依次為第一子站接收後端201、第二子站接收後端202、……直至第η子站接收後端20η ;其中，每個子站接收後端均由後端光復用器12、後端光解調器13、後端光調製器14和後端對數檢波器15組成；通過後端光解調器13將後端光復用器12的輸出端與後端對數檢波器15的信號輸入端相連接，後端對數檢波器15的信號輸出端與A/D與時間測量模塊11的信號輸入端相連接；通過後端光調製器14將後端光復用器12的輸入端與脈衝定標源產生器9的信號輸出端相連接；
脈衝定標源產生器9的信號輸入端與基準與採樣時鐘產生器10的信號輸出端相連
接;
通過η個傳輸光纖3將η個子站接收前端中前端光復用器8的雙向信號傳輸端與η個子站接收後端中後端光復用器12的雙向信號傳輸端一一連接；即第一子站接收前端101內的前端光復用器8的雙向信號傳輸端與第一子站接收後端201內的後端光復用器12的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖3相連接,第二子站接收前端102內的前端光復用器8的雙向信號傳輸端與第二子站接收後端202內的後端光復用器12的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖3相連接，依次類推，第η子站接收前端IOn內的前端光復用器8的雙向信號傳輸端與第η子站接收後端20η內的後端光復用器12的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖3相連接。
[0013]進一步地說，本基於光電技術的分布式時差接收機系統同時執行探測模式和定標模式兩種工作模式；在探測模式中，本分布式時差接收機系統接收飛行物的目標信號，完成對飛行物的目標高精度定位；在定標模式中，本分布式時差接收機系統對所有的接收鏈路進行測量時間的校準，即對η個子站接收前端之間的測量時間的校準，提高對飛行物的目標探測精度。
[0014]進一步地說，天線4，負責接收空間目標發出的目標電信號，目標電信號的頻率範圍為1080MHz?1100MHz。耦合器5，負責接收自相連接的天線4所傳來的目標電信號，並將該目標電信號經前端光調製器6傳遞至前端光復用器8 ;耦合器5還接收自前端光解調器7傳遞來的頻率為1080MHz?1100MHz的定標電信號，並將該定標電信號經前端光調製器6傳遞至前端光復用器7。前端光調製器6，負責將自耦合器5接收的目標電信號和定標電信號一同轉換為波長在1520nm?1620nm之間的光信號後,送至前端光復用器8,經前端光調製器6轉換的光信號中包含的目標光信號和下行定標光信號，且與轉換前的目標電信號和定標電信號相對應。前端光解調器7，負責接收從前端光復用器8送來的、波長在1260nm?1350nm之間的上行定標光信號，並將該上行定標光信號轉換成頻率在1080MHz?1100MHz之間的定標電信號後送至耦合器5內的耦合支路。前端光復用器8，負責將前端光調製器6傳送來的目標光信號和下行定標光信號經傳輸光纖3傳遞至相對應的後端光復用器12 ；與此同時，前端光復用器8還經該傳輸光纖3接收對應的後端光復用器12送來的工作在的上行定標光信號。傳輸光纖3，負責將子站接收前端內的前端光復用器5和對應的子站接收後端內的後端光復用器12連接。後端光復用器12，負責將接收到的目標光信號和下行定標光信號送至後端光解調器13 ;同時，後端光復用器12將自後端光調製器14接收的的上行目標光信號，經傳輸光纖3發送至對應的前端光復用器8。後端光解調器13，負責將自後端光復用器12接收到的目標光信號和下行定標光信號光信號恢復為頻率為1080MHz?1100MHz的電信號，並將該恢復後的電信號傳輸至後端對數檢波器15 ;恢復後的電信號中包含有目標電信號和定標電信號，且與對應的子站接收前端內的目標電信號及定標電信號相一致。後端光調製器14，負責接收由脈衝定標源產生器9產生的定標電信號，並將該定標電信號轉換為工作在波長1260nm~1350nm之間的上行定標光信號後傳送至後端光復用器12。後端對數檢波器15，負責對自後端光解調器13送來頻率I的定標電信號進行檢波獲得視頻回波脈衝信號，並將獲得的視頻回波脈衝信號送至A/D與時間測量模塊11。A/D與時間測量模塊11，負責接收從η組後端對數檢波器15送來的視頻回波脈衝信號，並在基準與採樣時鐘產生器10的控制下，將上述η組視頻回波脈衝信號進行採樣率為100MHz 8-bit的A/D變換，對到達前沿時間進行測量。基準與採樣時鐘產生器10，負責為A/D與時間測量模塊11和脈衝定標源產生器9提供IOOMHz採樣時鐘及IOMHz基準時鐘。脈衝定標源產生器9，負責在基準與採樣時鐘產生器10的控制下，產生一串載頻與工作頻率的脈衝信號源，脈衝信號源的頻率在1080MHz~IIOOMHz之間；脈衝定標源產生器9產生脈衝信號源被分成η路，分別送至與之相連的η個後端光調製器14。[0015]進一步地說，視頻回波脈衝串是符合AnnexlO標準格式的、且經過對數檢波後的
直流信號。
[0016]進一步地說，天線4為水平360°的固定不旋轉全向輻射結構雷達；天線4的工作頻率範圍可從1087MHz~1093MHz中選擇，工作帶寬10MHz，天線增益≥4.5dB ;天線4的波束形式為水平全方向的接收天線，垂直方向波束寬度≥75°，且天線4的極化方式為垂直極化。
[0017]進一步地說，耦合器5的工作頻率為1080MHz~I IOOMHz，併集成了電信號放大器的功能，信號增益不小於30dB。
[0018]進一步地說，前端光調製器6的工作頻率為1080MHz~1100MHz，工作波長為波長1540nm~1560nm ;前端光解調器7的工作頻率為1080MHz~1100MHz，工作波長為波長1300nm~1320nm ;傳輸光纖3為SM_28e型單模光纖，截止波長為1280nm ;後端光解調器14的工作頻率為1080MHz~I IOOMHz，工作波長為波長1300nm~1320nm ;後端光調製器13的工作頻率為1080MHz~I IOOMHz，工作波長為波長1540nm~1560nm。
[0019]進一步地說，脈衝定標源產生器9的輸出頻率為與天線4的工作頻率相同；基準與採樣時鐘產生器10輸出頻率為100MHz，本振穩定度≤IO-ltVms,相位噪聲為_120dBcOlKHz ；A/D與時間測量模塊11的動態範圍為-70dBm~5dBm，採樣率為100MHz，數據位8位；後端對數檢波器15的頻率範圍:IG~1.2G，切線靈敏度為-70dBm，動態範圍為-70~+5dBm，採樣頻率100MHz，AD位數8比特。
[0020]進一步地說，目標電信號為在探測模式下，由天線4接收到的由飛行物發出的電信號，該信號攜帶目標物的位置信息，由前端分布式接收子站I向集中式接收和處理總站2發送；目標光信號為在探測模式下，由天線4接收到的由飛行物發出的電信號經光電轉換後形成的光信號，該信號攜帶目標物的位置信息，並由各前端分布式接收子站I向集中式接收和處理總站2發送；定標電信號為在定標模式下，由脈衝定標源產生模塊13產生的電信號，該信號攜帶接收機系統的定標信息，由集中式接收和處理總站2向各前端分布式接收子站I發送；上行定標光信號為在定標模式下，由定標電信號經光電轉換形成的雷射信號，該信號攜帶接收機系統的定標信息，由集中式接收和處理總站2向各前端分布式接收子站I發送；下行定標光信號是指在定標模式下，由定標電信號經光電轉換形成的雷射信號，該信號攜帶接收機系統的定標信息，由各前端分布式接收子站I向集中式接收和處理總站2發送。[0021]進一步地說，目標電信號和定標電信號的優選的工作頻率為1090MHz，這一頻率是為了滿足機場場面監視和終端區監視以及航路監視的要求而決定的。其中，目標電信號的動態為75dB，定標電信號的動態為50dB。
[0022]目標光信號和下行定標光信號的優選的工作波長為1550nm,上行定標光信號的優選的工作波長為1310nm。選擇以上兩個波長是為了滿足普通單模光纖的最小損耗通信窗口的要求，而兩光信號波長選擇不同則是為了避免在光纖中傳輸時由於反射等因素引起的幹擾。一般來說，光信號的功率由其對應的電信號的功率、光電調製器的響應深度以及後面鏈路中對光信號的放大倍數決定。但在本系統中，對信號的放大在電信號部分完成，因此對於光信號的功率沒有特殊的要求。
[0023]稱合器5的信號稱合比為20dB,信號總增益為40dB。
[0024]當目標電信號和定標電信號的工作頻率為1090MHz，目標光信號和下行定標光信號的工作波長為1550nm,上行定標光信號的優選的工作波長為1310nm,本產品的具體工作方式如下所述:在該系統中，天線4接收空間目標發出的頻率為1090MHz的微波信號；耦合器5接收自相連接的天線4所傳來的頻率為1090MHz的目標電信號，並將該目標電信號經前端光調製器6傳遞至前端光復用器8 ;耦合器5還接收自前端光解調器6傳遞來的頻率為1090MHz定標電信號，並將該定標電信號經前端光調製器6傳遞至前端光復用器8 ;前端光調製器6接收從稱合器5送來的頻率為1090MHz的目標電信號和定標電信號,將目標電信號和定波電信號調製到1550nm處並送至前端光復用器8,該1550nm雷射中包含了目標光信號和下行定標光信號；前端光解調器7接收從前端光復用器8送來的、波長為1310nm的上行定標光信號，將其轉換成頻率為1090MHz的定標電信號，並將定標電信號送至耦合器5內的耦合支路；前端光復用器8在下行通道中，負責接收從前端光解調器7傳送來的工作在波長1550nm的目標光信號和下行定標光信號，並將光信號經過獨立的傳輸光纖3傳遞至相對應的後端光復用器101 ;與此同時，前端光復用器8還負責接收經同一根傳輸光纖3所傳遞來的、來自對應的後端光復用器12送來的工作在波長1310nm的上行定標光信號；通過傳輸光纖3將子站接收前端內的前端光復用器8和對應的子站接收後端內的後端光復用器12連接；後端光復用器12在下行通道中，接收從傳輸光纖3送來的工作在波長1550nm的目標光信號和下行定標光信號，並將其送至後端光解調器13 ;同時，接收從後端光調製器14送來的工作在波長1310nm的上行定標光信號,並將其送至傳輸光纖3 ;後端光解調器13接收由後端光復用器12送來的工作在波長為1550nm的目標光信號和下行定標光信號，並將其解調為頻率為1090MHz的電信號，隨後將該電信號至後端對數檢波器15 ;後端光調製器14接收由脈衝定標源產生器9產生的定標電信號，並將該頻率為1090MHz的定標電信號轉換為工作在波長1310nm的光信號後穿送至後端光復用器11 ;後端對數檢波器14負責對自後端光解調器12送來的定標電信號進行檢波，獲得視頻回波脈衝信號；隨後將獲得的視頻回波脈衝信號送至A/D與時間測量模塊11 ；A/D與時間測量模塊11負責接收從10組後端對數檢波器15送來的視頻回波脈衝信號，並在基準與採樣時鐘產生器10的控制下，將上述10組視頻回波脈衝信號進行採樣率為100MHz 8-bit的A/D變換，對到達前沿時間進行測量。基準與採樣時鐘產生器10為A/D與時間測量模塊11和脈衝定標源產生器9提供IOOMHz採樣時鐘及IOMHz基準時鐘；脈衝定標源產生器9在基準與採樣時鐘產生器10的控制下，產生一串工作頻率均為1090MHz的脈衝信號源，並分成10路分別送至與之相連的10個後端光調製器13作為定標電信號。此外，天線3為水平360°的固定不旋轉全向輻射結構雷達；天線3的工作頻率1090MHz ±3MHz，工作帶寬10MHz，天線增益≥4.5dB ;天線3的波束形式為水平全方向的接收天線，垂直方向波束寬度> 75°，且天線3的極化方式為垂直極化。此外，基準與採樣時鐘產生器9送我輸出頻率為100MHz，本振穩定度≤KTltVms,相位噪聲為-120dBc ilKHz0此外，前端光調製器5的工作頻率為1090± 10MHz，工作波長為波長1550±10nm ;前端光解調器6的工作頻率為1090± 10MHz，工作波長為波長1310±10nm ；傳輸光纖3為SM-28e型單模光纖，截止波長為1280nm ;後端光解調器12的工作頻率為1090±10MHz，工作波長為波長1310±10nm ;後端光調製器13的工作頻率為1090±10MHz，工作波長為波長1550±10nm;後端對數檢波器14的頻率範圍:IG~1.2G，切線靈敏度為-70dBm，動態範圍為-70~+5dBm，採樣頻率100MHz，AD位數8比特；A/D與時間測量模塊10的動態範圍為_70dBm~5dBm，採樣率為100MHz，數據位8位；脈衝定標源產生器8的輸出頻率為1090MHz。
【權利要求】
1.基於光電技術的分布式時差接收機系統，包括η個子站接收前端和I個集中式接收與處理總站(2)組成，η的取值範圍為8至20之間；所述的η個子站接收前端依次編號為第一子站接收前端(101 )、第二子站接收前端(102)、……直至第η子站接收前端(10η)，上述η個子站接收前端分別與集中式接收與處理總站(2)相連接,其特徵在於,每個子站接收前端均由天線(4)、耦合器(5)、前端光調製器(6)、前端光解調器(7)和前端光復用器(8)組成，其中，耦合器(5)有兩個信號輸入埠和一個信號輸出埠，天線(4)的信號通訊端與率禹合器(5)的其中一個信號輸入埠相連接；通過前端光調製器(6)將稱合器(5)的信號輸出端與前端光復用器(8)的信號輸入端相連接，通過前端光解調器(7)將耦合器(5)的另一個信號輸入埠與前端光復用器(8)的信號輸出端相連接； 集中式接收與處理總站(2)由與子站接收前端數量相一致的η個子站接收後端、I個脈衝定標源產生器(9)、1個基準與採樣時鐘產生器(10)和I個A/D與時間測量模塊(11)組成；所述的η個子站接收後端與前述的η個子站一一對應，且編號依次為第一子站接收後端(201)、第二子站接收後端(202)、……直至第η子站接收後端(20n);其中，每個子站接收後端均由後端光復用 器(12)、後端光解調器(13)、後端光調製器(14)和後端對數檢波器(15)組成；通過後端光解調器(13)將後端光復用器(12)的輸出端與後端對數檢波器(15)的信號輸入端相連接，後端對數檢波器(15)的信號輸出端與A/D與時間測量模塊(11)的信號輸入端相連接；通過後端光調製器(14)將後端光復用器(12)的輸入端與脈衝定標源產生器(9)的信號輸出端相連接；脈衝定標源產生器(9)的信號輸入端與基準與採樣時鐘產生器(10)的信號輸出端相連接； 通過η個傳輸光纖(3)將η個子站接收前端中前端光復用器(8)的雙向信號傳輸端與η個子站接收後端中後端光復用器(12)的雙向信號傳輸端一一連接；即第一子站接收前端(101)內的前端光復用器(8)的雙向信號傳輸端與第一子站接收後端(201)內的後端光復用器(12)的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖(3)相連接，第二子站接收前端(102)內的前端光復用器(8)的雙向信號傳輸端與第二子站接收後端(202)內的後端光復用器(12)的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖(3)相連接，依次類推，第η子站接收前端(IOn)內的前端光復用器(8)的雙向信號傳輸端與第η子站接收後端(20η)內的後端光復用器(12)的雙向信號傳輸端通過一根傳輸光纖(3)相連接。
2.根據權利要求1所述的基於光電技術的分布式時差接收機系統，其特徵在於，本基於光電技術的分布式時差接收機系統同時執行探測模式和定標模式兩種工作模式；在探測模式中，本分布式時差接收機系統接收飛行物的目標信號，完成對飛行物的目標高精度定位；在定標模式中，本分布式時差接收機系統對所有的接收鏈路進行測量時間的校準，即對η個子站接收前端之間的測量時間的校準，提高對飛行物的目標探測精度。
3.根據權利要求1所述的基於光電技術的分布式時差接收機系統，其特徵在於，天線(4)，負責接收空間目標發出的目標電信號，目標電信號的頻率範圍為1080MHz~1100MHz ；耦合器(5)負責接收自相連接的天線(4)所傳來的目標電信號，並將該目標電信號經前端光調製器(6)傳遞至前端光復用器(8);耦合器(5)還接收自前端光解調器(7)傳遞來的頻率為1080MHz~1100MHz的定標電信號，並將該定標電信號經前端光調製器(6)傳遞至前端光復用器(7); 前端光調製器(6)負責將自稱合器(5)接收的目標電信號和定標電信號一同轉換為波長在1520nm~1620nm之間的光信號後，送至前端光復用器(8)，經前端光調製器(6)轉換的光信號中包含的目標光信號和下行定標光信號，且與轉換前的目標電信號和定標電信號相對應； 前端光解調器(7)負責接收從前端光復用器(8)送來的、波長在1260nm~1350nm之間的上行定標光信號，並將該上行定標光信號轉換成頻率在1080MHz~1100MHz之間的定標電信號後送至耦合器(5)內的耦合支路； 前端光復用器(8)負責將前端光調製器(6)傳送來的目標光信號和下行定標光信號經傳輸光纖(3)傳遞至相對應的後端光復用器(12);與此同時，前端光復用器(8)還經該傳輸光纖(3)接收對應的後端光復用器(12)送來的工作在的上行定標光信號； 傳輸光纖(3)負責將子站接收前端內的前端光復用器(5)和對應的子站接收後端內的後端光復用器(12)連接； 後端光復用器(12)負責將接收到的目標光信號和下行定標光信號送至後端光解調器(13);同時，後端光復用器(12)將自後端光調製器(14)接收的的上行目標光信號，經傳輸光纖(3 )發送至對應的前端光復用器(8 )； 後端光解調器(13)負責將自後端光復用器(12)接收到的目標光信號和下行定標光信號光信號恢復為頻率為1080MHz~1100MHz的電信號,並將該恢復後的電信號傳輸至後端對數檢波器(15);恢復後的電信號中包含有目標電信號和定標電信號，且與對應的子站接收前端內的目標電信號及定標電信號相一致； 後端光調製器(14)負責接收由脈衝定標源產生器(9)產生的定標電信號，並將該定標電信號轉換為工作在波長1260n·m~1350nm之間的上行定標光信號後傳送至後端光復用器(12)； 後端對數檢波器(15)負責對自後端光解調器(13)送來頻率I的定標電信號進行檢波獲得視頻回波脈衝信號，並將獲得的視頻回波脈衝信號送至A/D與時間測量模塊(11)； A/D與時間測量模塊(11)，負責接收從η組後端對數檢波器(15)送來的視頻回波脈衝信號，並在基準與採樣時鐘產生器(10)的控制下，將上述η組視頻回波脈衝信號進行採樣率為100MHz 8-bit的A/D變換，對到達前沿時間進行測量； 基準與採樣時鐘產生器(10)，負責為A/D與時間測量模塊(11)和脈衝定標源產生器(9)提供IOOMHz採樣時鐘及IOMHz基準時鐘； 脈衝定標源產生器(9)負責在基準與米樣時鐘產生器(10)的控制下,產生一串載頻與工作頻率的脈衝信號源，脈衝信號源的頻率在1080MHz~1100MHz之間；脈衝定標源產生器(9)產生脈衝信號源被分成η路，分別送至與之相連的η個後端光調製器(14)。
4.根據權利要求2所述的基於光電技術的分布式時差接收機系統，其特徵在於，視頻回波脈衝串是符合Annex 10標準格式的、且經過對數檢波後的直流信號。
5.根據權利要求1所述的基於光電技術的分布式時差接收機系統，其特徵在於，天線(4)為水平360°的固定不旋轉全向輻射結構雷達；天線(4)的工作頻率範圍可從1087MHz~1093MHz中選擇，工作帶寬10MHz，天線增益≤4.5dB ;天線(4)的波束形式為水平全方向的接收天線，垂直方向波束寬度> 75°，且天線(4)的極化方式為垂直極化。
6.根據權利要求1所述的基於光電技術的分布式時差接收機系統，其特徵在於，耦合器(5)的工作頻率為1080MHz~1100MHz，併集成了電信號放大器的功能，信號增益不小於30dB。
7.根據權利要求1所述的基於光電技術的分布式時差接收機系統，其特徵在於，前端光調製器(6)的工作頻率為1080MHz~1100MHz，工作波長為波長1540nm~1560nm ； 前端光解調器(7)的工作頻率為1080MHz~1100MHz，工作波長為波長1300nm~1320nm ； 傳輸光纖(3)為SM_28e型單模光纖,截止波長為1280nm ； 後端光解調器(14)的工作頻率為1080MHz~1100MHz，工作波長為波長1300nm~1320nm ； 後端光調製器(13)的工作頻率為1080MHz~1100MHz，工作波長為波長1540nm~1560nmo
8.根據權利要求1所述的基於光電技術的分布式時差接收機系統，其特徵在於，脈衝定標源產生器(9)的輸出頻率為與天線(4)的工作頻率相同； 基準與採樣時鐘產生器(10)輸出頻率為100MHz，本振穩定度≤l0./ms，相位噪聲為-120dBc OlKHz ； A/D與時間測量模塊(11)的動態範圍為-70dBm~5dBm，採樣率為100MHz，數據位8位； 後端對數檢波器(15)的頻率範圍:1G~1.2G，切線靈敏度為-70dBm，動態範圍為-70~+5dBm，採樣頻率100MHz，AD位數8比特。
9.根據權利要求2所述的基於光電技術的分布式時差接收機系統,其特徵在於，目標電信號為在探測模式下，由天線(4)接收到的由飛行物發出的電信號，該信號攜帶目標物的位置信息，由前端分布式接收子站(I)向集中式接收和處理總站(2)發送； 目標光信號為在探測模式下，由天線(4)接收到的由飛行物發出的電信號經光電轉換後形成的光信號，該信號攜帶目標物的位置信息，並由各前端分布式接收子站(I)向集中式接收和處理總站(2)發送； 定標電信號為在定標模式下，由脈衝定標源產生模塊(13)產生的電信號，該信號攜帶接收機系統的定標信息，由集中式接收和處理總站(2)向各前端分布式接收子站(I)發送； 上行定標光信號為在定標模式下，由定標電信號經光電轉換形成的雷射信號，該信號攜帶接收機系統的定標信息，由集中式接收和處理總站(2)向各前端分布式接收子站(I)發送； 下行定標光信號是指在定標模式下，由定標電信號經光電轉換形成的雷射信號，該信號攜帶接收機系統的定標信息，由各前端分布式接收子站(I)向集中式接收和處理總站(2)發送。
【文檔編號】G01S5/06GK103592625SQ201310563191
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】張焱, 方立軍, 柳勇, 馬駿, 洪蕾, 郭雪鋒 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所