动态可重构大时间带宽积脉冲压缩信号光学生成研究

Pulse compression signals with large time-bandwidth product (TBWP) have been widely applied in modern radar technique. To solve problems that traditional microwave technique encounters in generating pulse compression signals, such as the bad reconfigurability and the limited frequency and TBWP of the generated signals caused by electronic bottleneck, this project focuses on the generation mechanism of pulse compression signals using microwave photonics, explores and experimentally investigates the frequency multiplication, large-scale frequency tunability and multiple modulation formats integration of pulse compression signals with large TBWP, analyzes the main influence factors of the photonic generation methods and its main influence manner on the TBWP and the peak-to-sidelobe ratio, breaks the confluence of frequency multiplication, frequency tunability and multiple modulation formats integration of the generation of pulse compression signals, and finally forms theories and methods on the photonic generation of high quality and reconfigurable pulse compression signals with large frequency tunable range and multiple modulation formats. Through the research of this project, it is expected that uniform methods for the generation of pulse compression signals, especially for high frequency, large TBWP and complex signal format pulse compression signals, are studied and proposed, which is very significative for the evolution of radar technique to high frequency band and complex modulation format.

基于大时间带宽积脉冲压缩信号在现代雷达技术中的广泛应用基础，为了解决传统微波技术生成脉冲压缩信号的频率和时间带宽积受电子瓶颈限制、生成方法动态可重构性差的问题，本课题基于微波光子学方法开展脉冲压缩信号的光学生成机理研究，探索并通过实验研究光域生成大时间带宽积脉冲压缩信号的频率倍频特性、频率大范围可调谐性和多调制方式一体化特性，分析微波光子生成方法中对脉冲压缩信号时间带宽积和旁瓣抑制比的主要影响因素和具体影响方式，突破脉冲压缩信号倍频、频率调谐和多调制方式一体化融合问题，最终形成频率大范围可调谐、调制方式多种类动态可重构的高性能脉冲压缩信号光学生成理论和方法。通过本课题的研究为现代雷达技术中脉冲压缩信号，特别是高频率、大时间带宽积、信号格式复杂的脉冲压缩信号的动态可重构生成提供了一致性解决方法，为雷达技术向高频段、复杂调制方式方向发展提供新的解决思路，具有重要的意义。

随着雷达技术的不断发展，现代雷达系统的工作频率在不断向高频段发展，而在雷达的功能上，用一部雷达代替多部雷达的功能、适应不同场景的使用需求是未来雷达发展的趋势，但传统的电域生成雷达脉冲压缩信号的方式，受电子器件速率瓶颈和带宽的限制不能很好满足未来雷达多功能一体化设计的需求。.本课题为解决传统微波技术生成雷达脉冲压缩信号的频率和时间带宽积受电子瓶颈限制、生成方法动态可重构性差的问题，主要基于微波光子技术对宽带可重构雷达脉冲压缩信号的生成技术开展了研究，实现了调制方式可重构的雷达脉冲压缩信号的生成，可以产生二进制相位编码信号、四进制相位编码信号和线性调频信号；实现了生成雷达信号倍频因子可调谐，可以产生倍频因子从1到4任意调谐的二进制相位编码信号生成；实现了频率大范围可调谐（仅受光电器件带宽限制）的雷达脉冲压缩信号的生成；实现了多频率雷达脉冲压缩信号的同时生成，可以同时产生最多6个频率的二进制相位编码信号。.此外，在雷达脉冲压缩信号生成的基础上，课题组还研究了其它常用波形信号的产生，如重复速率可调谐的三角波与方波信号的生成。.课题组通过本课题支持在雷达脉冲压缩信号生成方面得到的研究成果，可以解决传统电子技术在雷达脉冲压缩信号生成方面的不足，通过调制方式、频率、倍频因子三个方面的动态可重构，实现了对雷达脉冲压缩信号生成的灵活性的极大化，为光子辅助可重构雷达脉冲压缩信号的生成提供了新的技术途径和解决方法，同时还可以满足未来极高频、多功能雷达系统对雷达信号源的迫切需求。