調(diào)頻連續(xù)波激光引信目標(biāo)測(cè)距的理論基礎(chǔ)概述調(diào)頻連續(xù)波激光引信將目標(biāo)的距離等信息調(diào)制在副載波的頻率中，從而避免了影響激光回波信號(hào)光強(qiáng)的外界干擾，因此調(diào)頻連續(xù)波激光引信具有較高的抗環(huán)境光干擾能力。調(diào)頻連續(xù)波激光引信的整體結(jié)構(gòu)主要分為發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)三部分，其工作原理如圖1.1所示。圖1.1調(diào)頻連續(xù)波激光引信原理框圖圖1.2調(diào)頻連續(xù)波激光引信三角波發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)示意圖根據(jù)圖1.2中調(diào)頻連續(xù)波激光引信的發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的示意圖可得，回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的曲線形狀相同，之間的時(shí)間差代表回波信號(hào)在傳輸?shù)臅r(shí)間。調(diào)頻連續(xù)波激光引信的工作流程是：首先信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)ILFM ILFM(式中Iac是交流電流，? ?Tt式中f0是調(diào)頻信號(hào)的起始頻率，?F是調(diào)頻信號(hào)的頻偏，T送往接收機(jī)的調(diào)頻信號(hào)將作為本振信號(hào)，送往發(fā)射機(jī)的調(diào)頻信號(hào)輸入到激光驅(qū)動(dòng)電路中進(jìn)行發(fā)射信號(hào)的調(diào)制并得到發(fā)射信號(hào)sTt及其功率 sTt PTt式中A0是激光信號(hào)的幅度值，k是掃頻斜率，?T0是發(fā)射信號(hào)的初始相位，η是發(fā)射端功率-電流特性曲線的斜率，I發(fā)射的激光信號(hào)經(jīng)過(guò)目標(biāo)表面的反射后會(huì)部分進(jìn)入接收機(jī)的視場(chǎng)中，回波信號(hào)的功率為PR sRt PRt式中ξ是衰減系數(shù)，βc是激光在傳輸過(guò)程中的衰減系數(shù)，τ τ=2回波信號(hào)經(jīng)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，送入混頻器與本振信號(hào)進(jìn)行混頻輸出為混合信號(hào)，經(jīng)過(guò)LPF濾波后即可由前者得到差頻信號(hào)sIF sIFt對(duì)其進(jìn)行幅度歸一化，則sIF sIFt為了在頻域上對(duì)sIF sIFt其中 sft ut=根據(jù)傅里葉變換的性質(zhì)，sft與 Uf= SffSIFf的傅里葉變換為Uf SIFf由于調(diào)頻連續(xù)波激光引信將目標(biāo)信息調(diào)制到副載波中的頻域中，因此發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的頻率已經(jīng)不同，根據(jù)上式可得差頻信號(hào)頻率fb fb=根據(jù)上式，我們得知差頻信號(hào)的頻率與調(diào)制周期、時(shí)間延遲、調(diào)頻帶寬有關(guān)，根據(jù)時(shí)間延遲與目標(biāo)距離之間的關(guān)系我們可以得到: R=c上式說(shuō)明在線性調(diào)頻信號(hào)的參數(shù)（?F與Tm）都確定的情況下，調(diào)頻連續(xù)波激光引信測(cè)距系統(tǒng)的關(guān)鍵是在于正確地測(cè)量差頻信號(hào)的頻率fb。若發(fā)射信號(hào)與傳輸介質(zhì)均為理想環(huán)境的話，那么差頻信號(hào)的頻譜是一條位于差頻頻率fb處的譜線，即使考慮差頻信號(hào)中幅度因子1為了提高測(cè)距精度和保證調(diào)頻連續(xù)波激光引信有較強(qiáng)的抗干擾能力，在調(diào)頻連續(xù)波激光探測(cè)中采用快速傅里葉變換（FFT）的方式計(jì)算目標(biāo)回波信號(hào)的頻率，從而根據(jù)式1.17計(jì)算探測(cè)器與目標(biāo)之間的距離。根據(jù)FFT的性質(zhì)可知，在計(jì)算目標(biāo)回波信號(hào)的頻率時(shí)，在采樣時(shí)間固定的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加采樣點(diǎn)數(shù)可以提高調(diào)頻連續(xù)波激光引信的抗干擾能力。FFT算法造成的測(cè)距誤差均方差為： σRFFT其中N0與脈沖體制的激光探測(cè)系統(tǒng)相比，由于脈沖體制探測(cè)系統(tǒng)的峰值功率可達(dá)數(shù)兆瓦，而連續(xù)波體制的激光探測(cè)系統(tǒng)只有數(shù)瓦甚至更低，因此脈沖體制的激光引信的回波信號(hào)的信噪比要遠(yuǎn)高于連續(xù)波體制的激光引信回波信號(hào)信噪比，但是與脈沖體制不同的是，差頻信號(hào)的信噪比影響連續(xù)波體制的激光測(cè)距精度。在中遠(yuǎn)距離的探測(cè)中，脈沖體制的激光探測(cè)系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)；而在近感探測(cè)領(lǐng)域，由于調(diào)頻連續(xù)波激光引信的回波信號(hào)造成的APD散粒更小，可以實(shí)現(xiàn)更高的信噪比，從而達(dá)到更高精度的測(cè)距要求[3]。通過(guò)上述調(diào)頻連續(xù)波激光引信近感探測(cè)的原理可得，調(diào)頻連