光源线宽和脉宽对激光测风雷达测量精度的影响

发布时间：2024-05-25 13:06

　　激光线宽和脉冲宽度是激光测风雷达测量精度重要的影响因素。本文分析了风速测量精度的影响因素,理论推导了激光线宽与信噪比关系,以及脉宽引起的功率谱展宽。数值分析表明,线宽增加引起的信噪比下降和脉冲宽度引起的谱线展宽都会导致风速测量精度下降。脉冲累计发数在10000的条件下,相干测风激光雷达系统脉冲宽度和信噪比分别为100 ns、-35 dB或激光线宽小于45 kHz,时,风速测量精度优于0.5 m/s。减小线宽和增加脉冲宽度,可以增加风速测量精度。在相同信噪比条件下,较宽的脉冲宽度的风速测量精度更高。

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【部分图文】：

图1SNR随激光线宽变化

图1所示为不同τd时,输出信号信噪比随激光线宽的变化关系,由图可知,当τd一定时,随着激光线宽的增加,拍频信号输出信噪比逐渐减小,当τd越大,信噪比下降的越快。在相干激光测风雷达系统中,大气的后向散射信号为空间信号光,其受吸收损耗、湍流等因素的影响,空间光到单模光纤的耦合效率,以....

图2不同脉宽的CRLB随线宽变化

图3所示为不同脉宽的回波信号功率谱,脉冲宽度从400～100ns,功率谱谱宽增加10倍左右。由图可知窄脉宽会使其对应的功率谱有展宽现象,最终可能会导致本振光谱与后向散射频谱之间的串扰,从而导致中频信号提取困难。图3不同脉宽回波信号功率谱

图3不同脉宽回波信号功率谱

图2不同脉宽的CRLB随线宽变化图4不同脉宽的CRLB随SNR变化

图4不同脉宽的CRLB随SNR变化

图3不同脉宽回波信号功率谱在采样频率为500MHz的条件下,发射激光脉冲的宽度ΔT分别为50ns、100ns和400ns时CRLB随信噪比变化的曲线如图四所示。由图可知风速测量精度与脉冲宽度相关,在ΔT一定时,风速测量精度随信噪比增加而提高,精度提高到一定程度停止增加。....

本文编号：3982151