激光测风雷达的双平衡式相干探测技术仿真研究.pdf

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1、第36卷第6期航天返回与遥感2015年12月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING55激光测风雷达的双平衡式相干探测技术仿真研究彭程1赵长明1张海洋1高龙2兰海滨3(1北京理工大学，北京100081)(2北京空间机电研究所，北京100094)(3北京市信息技术研究所，北京100094)摘要传统的风场测量方法存在测量范围小、精度低、灵活性差的缺点，近年来国际上提出了星载激光测风雷达的测量方法，理论上可解决现有测量方法的不足。针对提高激光测风雷达灵敏度的需要，文章介绍了基于双平衡式相干探测的新型光电外差接收方法。从系统结构和数学

2、模型两方面说明了工作原理，在此基础上使用OptiSystem光学仿真软件搭建了双平衡式相干探测系统，代入现有实际元件的参数，得到的仿真结果与数学模型推导一致，并计算得出了双平衡式相干探测系统和平衡式相干探测系统的噪声等效功率。关键词激光测风双平衡式探测信噪比噪声等效功率星载雷达中图分类号：TN29文献标志码：A文章编号：1009—8518(2015)06。0055．09DOI：10．3969／j．issn．1009．8518．2015．06．008SimulationStudyofDual--balancedCoherentDetectionLida

3、rPENGChen91ZHAOChangmin91ZHANGHaiyan91GAOLon92LANHaibin3(1BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081，China)(2BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094．China)(3BeijingInstituteofInformationTechnology,Beijing100094，China)AbstractThetraditionalwindmeasurementmetho

4、dhasthedisadvantagesofsmallmeasurementrange，lowprecision，andpoorflexibility．Inrecentyearsasatellitecarryinglidarmeasurementmethodisputforwardininternationalarena，whichcansolveaboveproblems．Inordertoimprovethesensitivityofsatellitecarryinglidardual-balancedcoherentdetectionanewt

5、ypeopticalheterodynereceptionmethodisintroduced．Thispa-perillustratestheworkingprincipleofdual·-balancedcoherentdetectionsystemintwoaspectsofsystemstruc·-tureandmathematicalmodel．OptiSystemopticalsimulationsoftwareisusedtobuildadual—balancedcoherentdetectionsystemandactualeleme

6、ntparametersaresubstituted．Thesimulationresultsareconsistentwiththederivationofthemathematicalmodel．Finallytheexperimentalresultsacquirenoiseequivalentpower(NEP)forbothdual—balancedcoherentdetectionsystemandbalancedcoherentdetectionsystem．Keywordswindmeasurementbylaser；dual—bal

7、ancedcoherentdetection；signaltonoiseradio；noiseequivalentpower；spaceborneradar收稿日期：2015．07．10基金项目：中国空间技术研究院自主研发课题56航天返回与遥感2015年第36卷0引言随着现代科技的发展，风速的大范围、高精度测量对提高风暴预警准确度，改进大气风场模型，提高飞机航行安全性，提升弹道武器命中率等具有主要意义⋯，引起了世界各国的广泛关注。传统的风速测量方式有无线电探空系统、微波多普勒测风雷达、卫星微波散射计等，但都有测量范围小、精度不高、灵活性不够的缺点，不

8、能满足多方面大气风场测量的需要。近年来随着星载激光雷达应用的愈加广泛[2]，将激光测风雷达安装在卫星平台上，