一种合成孔径雷达信号光学处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种光学装置，具体地说，涉及的是一种合成孔径雷达(sar)信号光学处理装置。


背景技术：

2.由于电子技术的发展，采用数字信号处理的方法处理合成孔径雷达数据已较为普遍。但就目前合成孔径雷达的发展看，高分辨率的合成孔径雷达原始数据容量相当大。面对如此庞大的数据容量，卫星或飞机的下传能力有限，数字信号处理的速度仍旧较慢，无法严格的实时处理合成孔径雷达数据。
3.现有技术中，一般采用aod/ccd光电实时处理器来实现实时处理合成孔径雷达数据，在该处理器中，雷达返回信号被输入到aod(声-光器件)中，aod被激光二极管的光束照明，该光束在x方向被准直，激光二极管与sar的prf(重复频率)同步发射，激光二极管的脉冲宽度要效于雷达chirp带宽的倒数之半，完成斜距维的脉冲压缩。方位脉冲压缩也是如此进行，这样一来，斜距维脉冲压缩的结果和方位维相关的结果均成像在二维ccd探测器上。但是该处理器的处理速度有待进一步提高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种合成孔径雷达信号光学处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种合成孔径雷达信号光学处理装置，包括：空间光调制器、第一球面透镜、变形镜、第二球面透镜以及电荷耦合器件，其中这些器件按照光路依次设置，其中：所述空间光调制器的输出端的后面设置所述第一球面透镜，所述第一球面透镜的出射端后设置所述变形镜，所述变形镜出射端的后面设置所述第二球面透镜，所述第二球面透镜的出射端后面设置所述电荷耦合器件；
7.所述空间光调制器对待处理的加载后的合成孔径雷达(sar)信号进行调制，出射光经所述第一球面透镜后，到达所述变形镜，经所述变形镜后再达到所述第二球面透镜，经所述第二球面透镜后得到完成聚焦的回波信号，所述回波信号通过所述电荷耦合器件接收成像。
8.可选地，所述空间光调制器含有多个独立单元，多个独立单元在空间上排列成二维阵列，每个单元都可以独立地接收光/电学信号的控制。
9.可选地，所述变形镜包括基底、驱动器和薄镜面，所述基底支撑整个变形镜的结构并且在工作过程中作为固定基板，多个所述驱动器按设定的空间分布固定在基底上，在所述驱动器的顶端粘接连接薄镜面。进一步的，所述驱动器由压电材料或电致伸缩材料叠片组成。
10.可选地，所述光学处理装置还包括第一pc端，所述pc端连接所述电荷耦合器件的
输出端，用于显示完成聚焦的信号。
11.可选地，所述光学处理装置还包括第二pc端，所述pc端连接所述空间光调制器，所述第二pc端传输合成孔径雷达(sar)信号，所述空间光调制器将合成孔径雷达(sar)信号加载到激光上，得到待处理的加载后的合成孔径雷达(sar)信号。
12.可选地，所述空间光调制器的输入端的前面设置激光器和准直透镜，所述激光器发射的激光经所述准直透镜准直后，与所述第二pc端传输的合成孔径雷达(sar)信号进行加载。
13.可选地，待处理的加载后的合成孔径雷达(sar)信号通过所述空间光调制器时，入射角小于等于10
°
，以保证信号通过所述空间光调制器(slm)有最大相位调制度。
14.可选地，所述空间光调制器为倾斜设置，所述第一球面透镜也倾斜设置，所述第一球面透镜的中心与所述空间光调制器的中心的连线，与水平x方向形成一夹角。
15.可选地，所述第一球面透镜与所述空间光调制器之间的距离为f，f为所述第一球面透镜的焦距；所述变形镜设置于焦平面处，且所述变形镜与所述第一球面透镜之间的距离为f。
16.可选地，所述变形镜与所述第二球面透镜之间的距离为f，所述第二球面透镜与所述第一球面透镜结构相同，且两者关于所述变形镜对称设置。
17.与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：
18.本实用新型上述的合成孔径雷达信号光学处理装置，充分利用空间光调制器slm、变形镜dm以及光学透镜(球面透镜)来实现对合成孔径雷达(sar)信号的处理，从而通过光学实现来提高对合成孔径雷达(sar)信号的处理速度，能够以高速、高分辨率处理合成孔径雷达(sar)信号。
附图说明
19.图1为本实用新型一实施例中光学处理装置的结构示意图；
20.图2为本实用新型一实施例中光学处理装置的工作原理图；
21.图3为本实用新型一实施例中变形镜的结构示意图；
22.图中：空间光调制器1；第一球面透镜2；变形镜3；第二球面透镜4；电荷耦合器件5；第一pc端6；第二pc端7；激光器8；准直透镜9；
23.基底301；驱动器302；薄镜面303；导线304。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。以下实施例中没有详细说明的部分，均可以采用现有技术实现。
25.图1为本实用新型一实施例中光学处理装置的结构示意图。
26.参照图1所示，本实施例中的合成孔径雷达信号光学处理装置包括：空间光调制器1、第一球面透镜2、变形镜3、第二球面透镜4以及电荷耦合器件5，其中这些器件按照光路依
次设置，其中：空间光调制器1的输出端的后面设置第一球面透镜2，第一球面透镜2的出射端后设置变形镜3，变形镜3出射端的后面设置第二球面透镜4，第二球面透镜4的出射端后面设置电荷耦合器件5。空间光调制器1对待处理的加载后的合成孔径雷达信号进行调制，出射光经第一球面透镜2后，到达变形镜3，经变形镜3后再到达第二球面透镜4，经第二球面透镜4后得到完成聚焦的回波信号，回波信号通过电荷耦合器件5接收成像。
27.图2为本实用新型一实施例中光学处理装置的工作原理图。
28.参照图2所示，本实施例中，空间光调制器1对待处理的加载后的合成孔径雷达(sar)信号进行调制后，出射光经第一球面透镜2，实现二维傅里叶变换，得到二维频域信号；二维频域信号经变形镜3匹配滤波，得到的信号再经第二球面透镜4实现傅里叶逆变换，得到完成聚焦的回波信号；回波信号通过电荷耦合器件5接收成像。通过一块空间光调制器1将二维合成孔径雷达信号(sar信号)加载到激光上，经过第一球面透镜2后，实现二维傅里叶变换，得到二维频域信号。频域信号经过变形镜3匹配滤波，且可以进行相位补偿，补偿光路中各种因素引起的成像质量降低问题，减少由于光学系统中其他因素引起的相差，从而提高图像质量。经过匹配滤波的信号再由第二球面透镜4实现傅里叶逆变换，得到完成聚焦的回波信号，最后通过ccd接收成像。
29.本实施例通过光学实现来提高对合成孔径雷达(sar)信号的处理速度，能够以高速、高分辨率处理合成孔径雷达(sar)信号。
30.上述实施例中，空间光调制器1含有多个独立单元，多个独立单元在空间上排列成二维阵列。每个单元都可以独立地接收光/电学信号的控制。通过pc生成的灰度图加载到空间光调制器1(slm)中，其不同单元的灰度不同，从而导致像素电压变化，进而控制液晶分字偏转，改变了光的折射率，使得该像素的光程发生变化，进而改变了相位。其中灰度的0～255线性对应相位的0～2π。在具体的实施例中，对于空间光调制器1可以根据实际需求进行选择。
31.参照图3所示，作为一优选方式，变形镜3包括基底301、驱动器302和薄镜面303，基底301由刚度较高的材料构成，主要作用是支撑整个变形镜3的结构并且在工作过程中作为固定基板。单个驱动器302可以由压电材料或电致伸缩材料叠片组成，多个驱动器302按一定的空间分布固定在基底301上并在其顶端粘接连接薄镜面303。驱动器302将电能转换为垂直方向上的位移，从而推动其上的镜面变化，从而对入射的光线进行光程调制。变形镜3的基底301还设有导线304，通过导线连接到其他外部设备，实现参数控制等。
32.在另一优选实施例中，为了更好操作和观察结果，光学处理装置还包括第一pc端6，pc端连接电荷耦合器件5的输出端，用于显示完成聚焦的信号。
33.在上述实施例基础上，为了更好实现信号的加载，光学处理装置还包括第二pc端7，第二pc端7连接空间光调制器1，第二pc端7传输合成孔径雷达(sar)信号，空间光调制器1将合成孔径雷达(sar)信号加载到激光上，得到待处理的加载后的合成孔径雷达(sar)信号。进一步的，在一具体实施例中，空间光调制器1的输入端的前面设置激光器8和准直透镜9，激光器8发射的激光经准直透镜9准直后，与第二pc端7传输的合成孔径雷达(sar)信号进行加载。激光器8和准直透镜9的中心在一水平直线上。同时，为保证信号通过空间光调制器1(slm)有最大相位调制度，待处理的加载后的合成孔径雷达(sar)信号通过空间光调制器1时，入射角a小于等于10
°
，从而保证后续处理得到的信号的高分辨率。
34.参照图1所示，在部分实施例中，空间光调制器1为倾斜设置，第一球面透镜2也倾斜设置，第一球面透镜2的中心与空间光调制器1的中心的连线，与水平x方向形成一夹角，进一步的，该夹角可以为锐角。通过该种设置，可以实现待处理的加载后的合成孔径雷达(sar)信号通过空间光调制器1的入射角的调整。
35.参照图1所示，在部分实施例中，第一球面透镜2与空间光调制器1之间的距离为f，f为第一球面透镜2的焦距。变形镜3设置于焦平面处，且变形镜3与第一球面透镜2之间的距离为f。从图中可以看出，变形镜3与第二球面透镜4之间的距离也为f，在一实施例中，第二球面透镜4与第一球面透镜2结构相同，且两者关于变形镜3对称设置。
36.基于上述优选实施例的合成孔径雷达信号光学处理装置，具体工作时：激光器8发射的激光经过准直透镜9后，与第二pc端7传输的sar信号进行加载，得到待处理的加载后的sar信号。同时保证信号通过slm有最大相位调制度。经过slm反射的sar信号，通过距其f处的球面透镜(焦距为f)实现二维傅里叶变换，得到二维频域信号。在焦平面处放置的变形镜3对频域信号进行匹配滤波，消除系统中其他因素带来的相差，匹配滤波后的信号通过距其f处的球面透镜实现逆变换，在透镜焦平面的ccd接收到完成聚焦的信号，显示在第一pc端6上。
37.本实用新型上述优选的合成孔径雷达信号光学处理装置，充分利用空间光调制器1slm、变形镜3dm以及球面透镜来实现对合成孔径雷达信号的进行处理，通过光学实现来提高对合成孔径雷达信号的处理速度，能补偿光路中各种因素引起的成像质量降低问题，实现以高速、高分辨率处理sar信号。
38.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。