本發(fā)明涉及雷達(dá)，尤其涉及一種基于超外差式里德堡原子接收機(jī)的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、雙基地雷達(dá)指接收端和發(fā)射端不在同一位置的雷達(dá)，它具有成本低，生存性好，不易被干擾等優(yōu)點(diǎn)。雙基地雷達(dá)發(fā)射端以約定好的頻率、照射方位等發(fā)射無(wú)線電波，電波照射目標(biāo)產(chǎn)生回波，而接收端通過(guò)探測(cè)回波完成目標(biāo)檢測(cè)。由于位置不同，發(fā)射端和接收端通常用時(shí)統(tǒng)設(shè)備同步，這樣可測(cè)量電波從發(fā)射到回波被接收的時(shí)間以計(jì)算距離，再配合方位信息確定目標(biāo)位置。

2、基于傳統(tǒng)電子技術(shù)的雙基地雷達(dá)已經(jīng)獲得了大量研究，但傳統(tǒng)電子雷達(dá)，特別是系統(tǒng)接收端存在普遍問(wèn)題。如雷達(dá)接收天線尺寸往往較大，也需要匹配電波波長(zhǎng)，難以工作在不同頻段。同時(shí)電子系統(tǒng)射頻前端發(fā)展也已面臨瓶頸。當(dāng)下量子傳感技術(shù)獲得長(zhǎng)足進(jìn)步，以里德堡原子接收機(jī)為代表的相關(guān)技術(shù)展現(xiàn)出超越電子系統(tǒng)的潛力，有望突破電子系統(tǒng)噪聲限制，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電波接收系統(tǒng)的小型化和全頻段接收。

3、里德堡原子接收機(jī)的瞬時(shí)帶寬往往受限，尤其是基于超外差結(jié)構(gòu)的里德堡原子接收機(jī)雖然靈敏度好，但無(wú)法處理大帶寬無(wú)線信號(hào)。而雷達(dá)所發(fā)射信號(hào)的帶寬如過(guò)小，不僅影響目標(biāo)回波強(qiáng)度，也將惡化目標(biāo)距離測(cè)量的分辨率和精度。同時(shí)傳統(tǒng)里德堡接收機(jī)多需激光掃頻，再測(cè)量激光光譜的分裂或偏移程度以實(shí)現(xiàn)無(wú)線電信號(hào)接收，所以需要設(shè)置激光頻率變換，導(dǎo)致系統(tǒng)較復(fù)雜。

4、綜上，如何基于里德堡原子接收機(jī)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)可處理大帶寬無(wú)線信號(hào)的雷達(dá)系統(tǒng)，并提供有效的目標(biāo)探測(cè)和定位方案是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于超外差式里德堡原子接收機(jī)的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，旨在基于里德堡原子接收機(jī)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)可處理大帶寬無(wú)線信號(hào)的雷達(dá)系統(tǒng)，并提供有效的目標(biāo)探測(cè)和定位方案，以優(yōu)化雙基地雷達(dá)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)性能。

2、本發(fā)明提供的一種基于超外差式里德堡原子接收機(jī)的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，包括發(fā)射端、接收端和時(shí)統(tǒng)設(shè)備，所述發(fā)射端包括第一信源和定向天線；所述接收端包括里德堡原子接收機(jī)、第二信源和信號(hào)處理模塊；

3、所述第一信源產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)a并將其經(jīng)所述定向天線發(fā)射；所述第二信源產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)b；利用所述時(shí)統(tǒng)設(shè)備同步所述第一信源和所述第二信源，使得所述線性調(diào)頻信號(hào)a與所述線性調(diào)頻信號(hào)b的參數(shù)一致；所述里德堡原子接收機(jī)接收外部信號(hào)，將所述外部信號(hào)和所述線性調(diào)頻信號(hào)b共同輸入至原子氣室以探測(cè)eit透射峰強(qiáng)度得到輸出信號(hào)；所述信號(hào)處理模塊根據(jù)所述輸出信號(hào)和所述定向天線的發(fā)射方向?qū)μ綔y(cè)目標(biāo)進(jìn)行定位；其中，所述外部信號(hào)包括所述線性調(diào)頻信號(hào)a照射到探測(cè)目標(biāo)后產(chǎn)生的回波信號(hào)。

4、進(jìn)一步地，所述信號(hào)處理模塊包括濾波單元、a/d單元、頻譜分析單元和目標(biāo)定位單元；

5、所述濾波單元對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行濾波以消除所述輸出信號(hào)中的高頻分量，得到濾波后信號(hào)；所述a/d單元對(duì)所述濾波后信號(hào)進(jìn)行采樣，得到采樣后信號(hào)；所述頻譜分析單元對(duì)所述采樣后信號(hào)進(jìn)行頻譜計(jì)算，并將每個(gè)頻譜譜峰與設(shè)定門(mén)限進(jìn)行比較；所述目標(biāo)定位單元根據(jù)所述定向天線的發(fā)射方向?qū)Υ笥谠O(shè)定門(mén)限的頻譜譜峰對(duì)應(yīng)的探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行定位。

6、進(jìn)一步地，所述目標(biāo)定位單元根據(jù)所述定向天線的發(fā)射方向?qū)Υ笥谠O(shè)定門(mén)限的頻譜譜峰對(duì)應(yīng)的探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行定位，具體包括：

7、確定大于設(shè)定門(mén)限的頻譜譜峰的頻率，根據(jù)所述頻率計(jì)算回波信號(hào)的延時(shí)，根據(jù)所述延時(shí)和預(yù)先約定的發(fā)射端和接收端之間的距離計(jì)算得到沿所述定向天線的發(fā)射方向探測(cè)目標(biāo)與發(fā)射端之間的距離。

8、進(jìn)一步地，所述線性調(diào)頻信號(hào)a或所述線性調(diào)頻信號(hào)b的參數(shù)包括起始頻率、調(diào)諧頻率、開(kāi)始時(shí)刻和周期。

9、本發(fā)明的有益效果：

10、(1)本發(fā)明提供的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，基于超外差式里德堡原子接收機(jī)設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)雙基地雷達(dá)相比，本發(fā)明能有效利用里德堡原子接收機(jī)尺寸小，工作頻段廣等優(yōu)點(diǎn)，使得系統(tǒng)更加便攜化、通用化。由于原子接收機(jī)靈敏度可逼近標(biāo)準(zhǔn)量子極限，因此本發(fā)明系統(tǒng)同樣具有較高的探測(cè)性能。

11、(2)本發(fā)明充分考慮了里德堡原子接收機(jī)結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，與現(xiàn)有基于該類(lèi)接收機(jī)的其它探測(cè)系統(tǒng)相比，優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)，一是本發(fā)明創(chuàng)造性改變里德堡原子接收機(jī)的超外差部分設(shè)計(jì)，同步接入線性調(diào)頻信號(hào)，據(jù)此通過(guò)譜峰檢測(cè)和頻率估計(jì)提取回波延時(shí)信息，這樣克服了里德堡原子接收機(jī)瞬時(shí)接收帶寬受限的問(wèn)題，因此本發(fā)明雷達(dá)系統(tǒng)可達(dá)到更好的目標(biāo)探測(cè)和定位精度；二是本發(fā)明主要依據(jù)eit效應(yīng)中無(wú)線電波對(duì)光譜強(qiáng)度的影響完成探測(cè)，無(wú)需像其它里德堡原子接收機(jī)讓耦合光掃頻，再測(cè)量光譜的分裂或偏移程度，這樣簡(jiǎn)化了系統(tǒng)復(fù)雜度。

技術(shù)特征：

1.一種基于超外差式里德堡原子接收機(jī)的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，包括發(fā)射端、接收端和時(shí)統(tǒng)設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射端包括第一信源和定向天線；所述接收端包括里德堡原子接收機(jī)、第二信源和信號(hào)處理模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超外差式里德堡原子接收機(jī)的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊包括濾波單元、a/d單元、頻譜分析單元和目標(biāo)定位單元；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超外差式里德堡原子接收機(jī)的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)定位單元根據(jù)所述定向天線的發(fā)射方向?qū)Υ笥谠O(shè)定門(mén)限的頻譜譜峰對(duì)應(yīng)的探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行定位，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的一種基于超外差式里德堡原子接收機(jī)的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述線性調(diào)頻信號(hào)a或所述線性調(diào)頻信號(hào)b的參數(shù)包括起始頻率、調(diào)諧頻率、開(kāi)始時(shí)刻和周期。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于超外差式里德堡原子接收機(jī)的雙基地雷達(dá)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)發(fā)射端和接收端位置不同，由時(shí)統(tǒng)設(shè)備同步。系統(tǒng)發(fā)射端發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，系統(tǒng)接收端使用里德堡原子接收機(jī)接收探測(cè)信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后的回波。里德堡原子接收機(jī)為超外差結(jié)構(gòu)，即接收端首先基于時(shí)統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生與發(fā)射端一致的線性調(diào)頻信號(hào)，然后將其與所接收的回波信號(hào)一同輸入原子氣室，隨后測(cè)量穿過(guò)原子氣室的探測(cè)光光譜變化，主要根據(jù)所測(cè)得光譜變化實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)，距離測(cè)量及定位。上述系統(tǒng)可利用里德堡原子接收機(jī)靈敏度高，體積小等優(yōu)點(diǎn)，并通過(guò)特殊設(shè)計(jì)，克服原子接收機(jī)瞬時(shí)帶寬不足的缺陷。

技術(shù)研發(fā)人員：王成,陳冠宇,楊賓,仇思源,王鼎,尹潔昕,陳田田,張莉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍網(wǎng)絡(luò)空間部隊(duì)信息工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30