基于级联MZM的压缩感知微波光子测距雷达(特邀)
CSTR:
作者:
作者单位:

(吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 长春 130012)

作者简介:

丁毓娇(1994-),女,黑龙江省伊春市人,博士研究生,主要从事微波光子雷达通信系统和信号处理的研究;

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金项目(61875070);吉林省科技发展计划项目(20180201032GX).*通信作者:董玮E-mail:dongw@jlu.edu.cn


Compressive Sensing Microwave Photonic Radar for Distance Measurement Based on Cascaded Mach-Zehnder Modulators
Author:
Affiliation:

(State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science & Engineering, Jilin University, Changchun 130012, CHN)

Fund Project:

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    摘要:

    提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZM)的微波光子压缩感知雷达测距系统。在发射端,利用双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)产生中心频率和带宽四倍频的线性调频(LFM)信号;在接收端,对回波信号进行去斜处理,并利用级联的MZM实现去斜信号和伪随机序列(PRBS)在光域上的混频。通过低通滤波器(LPF)后,利用低速模数转换器(ADC)采用较低的速率对该混频信号进行亚奈奎斯特采样,然后在后端利用正交匹配追踪(OMP)算法对去斜信号进行重构。仿真和验证性实验结果表明,在数据压缩比为8时,该系统可以利用较少的观测值精确恢复去斜信号的频率值,测距误差不超过2cm。除此以外,该系统降低了雷达中数据采集、存储和信息处理的压力,突破了传统奈奎斯特采样理论的瓶颈。

    Abstract:

    A microwave photonic compressive sensing radar is proposed for distance measurement based on cascaded Mach-Zehnder modulators (MZMs). In the transmitter, a dual-parallel Mach-Zehnder modulator (DPMZM) is used to generate the quadrupled linearly frequency-modulated (LFM) signals. In the receiver, the echo signal can be de-chirped and the de-chirped signal can be mixed with a pseudo-random bit sequence (PRBS) in the optical field by using cascaded MZMs. Then the mixed signal can be acquired by a low pass filter (LPF) and sampled at a sub-Nyquist sampling rate by using a low-speed analog-to-digital converter (ADC). Finally, orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm can be used to recover the de-chirped signal. The results of the simulation and proof-of-concept experiment demonstrate that when the data compression ratio is 8, the system can reconstruct the frequency of the de-chirp signal with less observed value and the distance measurement error is less than 2cm. In addition, it reduces the pressure of data sampling, storage and information processing, and it breaks Nyquist sampling theory.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

丁毓娇,吴昊,董玮.基于级联MZM的压缩感知微波光子测距雷达(特邀)[J].半导体光电,2022,43(1):39-44. DING Yujiao, WU Hao, DONG Wei. Compressive Sensing Microwave Photonic Radar for Distance Measurement Based on Cascaded Mach-Zehnder Modulators[J].,2022,43(1):39-44.

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  • 收稿日期:2021-12-29
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  • 在线发布日期: 2022-03-10
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