本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)。

背景技術(shù)：

全球風(fēng)場的主動觀測被世界氣象組織稱為最具意義和挑戰(zhàn)性的氣象觀測之一。在大氣風(fēng)場的探測中，常用的手段有氣象氣球、聲吶探測器、微波測風(fēng)雷達(dá)、測風(fēng)激光雷達(dá)等。激光雷達(dá)作為熱門的主動大氣遙感手段，具有體積小、測量精度高、時間和空間分辨率高等優(yōu)點，非常適合要求測量速度快、機(jī)動性高、隱蔽性好的實戰(zhàn)應(yīng)用場所。測風(fēng)激光雷達(dá)分為直接探測測風(fēng)激光雷達(dá)和相干探測測風(fēng)激光雷達(dá)。直接探測測風(fēng)激光雷達(dá)使用光學(xué)鑒頻器，將多普勒頻移信息轉(zhuǎn)化為能量的相對變化，實現(xiàn)大氣風(fēng)場的測量；相干探測測風(fēng)激光雷達(dá)通過大氣回波信號與本振激光的相干拍頻實現(xiàn)大氣風(fēng)場的測量。相干測風(fēng)激光雷達(dá)基本結(jié)構(gòu)如圖1：連續(xù)波激光器產(chǎn)生中心頻率為υ₀的線偏振光，經(jīng)分光片后分為信號光和本振光，信號光經(jīng)聲光調(diào)制器(AOM)調(diào)制為脈沖光，并產(chǎn)生υ_M的頻移，再由放大器進(jìn)行功率放大，經(jīng)環(huán)形器后由望遠(yuǎn)鏡出射。設(shè)風(fēng)場對脈沖光產(chǎn)生的多普勒頻移為υ_d，則回波信號中心頻率為υ₀+υ_M+υ_d，回波信號與本振光兩者的拍頻信號經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換為頻率為υ_M+υ_d的IF電信號，再經(jīng)采集卡采樣和后續(xù)電路數(shù)據(jù)處理分析得到風(fēng)場信息。得益于光纖通信技術(shù)的發(fā)展，基于1550nm通信波段的全光纖激光雷達(dá)技術(shù)近年來發(fā)展迅速。日本三菱機(jī)電有限公司報道了世界上第一臺1.5μm的相干測風(fēng)激光雷達(dá)。法國LEOSPHERE公司生產(chǎn)了可以商用的WINDCUBE相干測風(fēng)激光雷達(dá)，法國航空航天研究中心(ONERA)自主研制了1.5μm相干測風(fēng)激光雷達(dá)，英國SgurrEnergy推出了搭配風(fēng)力發(fā)電設(shè)備使用的Galion系列相干測風(fēng)激光雷達(dá)，英國QinetiQ公司開發(fā)出了ZephIR系列基于光纖技術(shù)的1.548μm脈沖相干測風(fēng)激光雷達(dá)，美國國家大氣研究中心(NCAR)擁有機(jī)載的基于連續(xù)激光的相干測風(fēng)激光雷達(dá)(LAMS)。國內(nèi)的哈爾濱工業(yè)大學(xué)姚勇課題組在2010年搭建了采用1.5μm波長連續(xù)波激光器的相干測風(fēng)激光雷達(dá)。中國海洋大學(xué)在2014年報道了其研制的用于風(fēng)能研究和開發(fā)利用的1.55μm相干測風(fēng)激光雷達(dá)。中國電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所2010年報道了采用1.5μm連續(xù)波零差頻的相干激光雷達(dá)，并在2013年報道了一套全光纖化的相干測風(fēng)激光雷達(dá)。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所在2014年報道了用于邊界層風(fēng)廓線探測的1.54μm全光纖相干測風(fēng)激光雷達(dá)。

本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)：由于相干探測的限制，以上相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)只對后向散射信號中窄帶的氣溶膠米散射信號敏感，無法對寬譜的分子瑞利散射信號進(jìn)行探測，目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)基于大氣分子回波信號的相干激光雷達(dá)。由于氣溶膠幾乎全部分布在邊界層以內(nèi)，所以相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)無法用于中高層大氣風(fēng)場的測量。由于相干探測無法探測分子的瑞利散射信號，因而無法檢測大氣溫度，而溫度是大氣狀態(tài)的重要參數(shù)之一。溫度數(shù)據(jù)在大氣動力學(xué)、氣候?qū)W和大氣化學(xué)領(lǐng)域，在研究全球氣候變暖、中間逆溫層、地球重力波等科學(xué)問題上扮演著重要角色。因此，以上不足限制了相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)在分子瑞利散射信號檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)。在光電探測器后使用帶通濾波器濾除強(qiáng)度較大的氣溶膠米散射信號，并使用前置放大器對瑞利信號進(jìn)行放大；使用可調(diào)帶通濾波器對放大后的瑞利信號進(jìn)行處理，形成電學(xué)上的掃描式鑒頻器，實現(xiàn)頻譜選通，實現(xiàn)信號頻域到強(qiáng)度的直接轉(zhuǎn)換，得到瑞利信號的譜寬。本發(fā)明既利用了相干探測靈敏度高，對弱信號放大性好的優(yōu)點，又利用了直接探測數(shù)據(jù)處理計算量小的特點。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)，包括：連續(xù)波激光器、光纖分束器、光調(diào)制器、激光放大器、光纖環(huán)形器、望遠(yuǎn)鏡、混頻器、光電探測器、帶通濾波器、前置放大器、功率分配器、可調(diào)帶通濾波器、多通道采集卡和數(shù)字信號處理模塊；其中，

連續(xù)波激光器的輸出端與光纖分束器的入光口連接，所述光纖分束器將輸入的光信號分為信號光和本振光，信號光接入光調(diào)制器的入光口，光調(diào)制器的出光口連接激光放大器的入光口，激光放大器的出光口連接光纖環(huán)形器的輸入端，光纖環(huán)形器的收發(fā)端連接望遠(yuǎn)鏡，光纖環(huán)形器的輸出端連接混頻器的第一輸入端；本振光接入混頻器的第二輸入端；混頻器的輸出端連接光電探測器的輸入端；光電探測器的輸出端連接帶通濾波器的輸入端，帶通濾波器的輸出端連接前置放大器的輸入端；前置放大器的輸出端連接功率分配器的輸入端；功率分配器的第一輸出端連接多通道采集卡的第一輸入端，功率分配器第二輸出端連接可調(diào)帶通濾波器的輸入端；可調(diào)帶通濾波器的輸出端連接多通道采集卡的第二輸入端，多通道采集卡輸出端連接數(shù)字信號處理模塊。

進(jìn)一步地，所述光調(diào)制器為電光調(diào)制器。

進(jìn)一步地，所述光調(diào)制器為聲光調(diào)制器。

進(jìn)一步地，所述光電探測器為平衡探測器。

進(jìn)一步地，所述激光放大器為摻鉺光纖放大器。

進(jìn)一步地，所述可調(diào)帶通濾波器的中心頻率為0-1GHz可調(diào)，通帶帶寬為100MHz。

進(jìn)一步地，所述功率分配器為一分二功率分配器。

進(jìn)一步地，所述連續(xù)波激光器、光纖分束器、光調(diào)制器、激光放大器、光纖環(huán)形器、望遠(yuǎn)鏡、混頻器和光電探測器之間均采用保偏光纖連接。

本發(fā)明還提供了基于上述的基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)的溫度測量方法，包括：

連續(xù)波激光器輸出激光至光纖分束器；

光纖分束器將輸入的激光分為兩路，一路用作信號光，另外一路用作本振光；

信號光輸入光調(diào)制器調(diào)制為脈沖光，脈沖光經(jīng)激光放大器放大后輸入光纖環(huán)形器，由望遠(yuǎn)鏡出射；

本振光輸入混頻器；

望遠(yuǎn)鏡接收出射激光與大氣作用后反射回的回波信號，并將接收到的回波信號經(jīng)光纖分束器輸出；光纖分束器輸出的回波信號輸入至混頻器中與本振光混頻，混頻后的光信號輸出至光電探測器；

光電探測器將輸入信號轉(zhuǎn)換為IF信號輸出至帶通濾波器；

帶通濾波器濾除窄帶米散射電信號后，將信號輸入前置放大器；前置放大器對分子瑞利信號進(jìn)行放大，并將放大后的信號輸入功率分配器；

功率分配器的輸出的一部分信號作為參考信號輸入多通道采集卡的一個輸入口，功率分配器輸出的第二部分信號輸入可調(diào)帶通濾波器進(jìn)行信號處理；

可調(diào)帶通濾波器對信號進(jìn)行掃描，形成電學(xué)上的掃描式鑒頻器，得到不同頻率處信號強(qiáng)度的分布；

多通道采集卡接收功率分配器輸出的參考信號和可調(diào)帶通濾波器輸出的信號后輸出至數(shù)字信號處理模塊；

數(shù)字信號處理模塊通過對信號強(qiáng)度分布的擬合，得到信號的展寬，根據(jù)信號的展開得到對應(yīng)探測距離處的溫度。

本發(fā)明還提供了一種基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)，包括：連續(xù)波激光器、分束器、光調(diào)制器、激光放大器、環(huán)形器、望遠(yuǎn)鏡、混頻器、光電探測器、帶通濾波器、前置放大器、功率分配器、可調(diào)帶通濾波器、多通道采集卡和數(shù)字信號處理模塊；其中，

連續(xù)波激光器輸出的光信號經(jīng)分束器后分為信號光和本振光，信號光輸入光調(diào)制器調(diào)制后，輸入到激光放大器，激光放大器將輸入的光信號放大后輸出到環(huán)形器的輸入端，環(huán)形器的收發(fā)端連接望遠(yuǎn)鏡，從光纖環(huán)形器的輸出端輸出的光信號輸入到混頻器的第一輸入端；本振光接入混頻器的第二輸入端；從混頻器輸出的光信號輸入光電探測器；從光電探測器的輸出的信號輸入帶通濾波器，帶通濾波器的輸出端連接前置放大器的輸入端；前置放大器的輸出端連接功率分配器的輸入端；功率分配器的第一輸出端連接多通道采集卡的第一輸入端，功率分配器第二輸出端連接可調(diào)帶通濾波器的輸入端；可調(diào)帶通濾波器的輸出端連接多通道采集卡的第二輸入端，多通道采集卡輸出端連接數(shù)字信號處理模塊。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明采用可調(diào)帶通濾波器對探測信號進(jìn)行濾波，形成電學(xué)上的掃描式鑒頻器，實現(xiàn)頻譜選通，將信號的頻域變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度變化，不需要進(jìn)行FFT變換便可以提取信號頻域信息。本發(fā)明同時利用了相干探測和直接探測的優(yōu)點，實現(xiàn)相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)對寬譜微弱瑞利信號的探測。

(2)本發(fā)明使用帶通濾波器濾除氣溶膠米散射信號；由于氣溶膠米散射信號強(qiáng)度是分子瑞利散射信號強(qiáng)度的100倍以上，使用帶通濾波器濾除米散射信號后，再使用前置放大器對瑞利信號進(jìn)行放大，可以防止放大器飽和，同時可以提高后續(xù)探測電路的靈敏度。

(3)本發(fā)明采用功率分配器將放大后的瑞利信號分出一路作為參考信號，可以去除光電探測器或放大器不穩(wěn)定造成的信號探測誤差。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案和優(yōu)點，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1為傳統(tǒng)相干測風(fēng)激光雷達(dá)的原理圖；

圖2為本發(fā)明提供的基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為單個距離門處，帶通濾波器濾除分子米散射信號的示意圖和可調(diào)帶通濾波器對瑞利信號進(jìn)行濾波的示意圖；

圖4為信號通過可調(diào)帶通濾波器處理之后的強(qiáng)度分布；

圖5為本發(fā)明提供的基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)的另一結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1：

圖2是本發(fā)明提供的基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，包括：連續(xù)波激光器1、光纖分束器2、光調(diào)制器3、激光放大器4、光纖環(huán)形器5、望遠(yuǎn)鏡6、混頻器7、光電探測器8、帶通濾波器9、前置放大器10、功率分配器11、可調(diào)帶通濾波器12、多通道采集卡13和數(shù)字信號處理模塊14。

連續(xù)波激光器1用于輸出連續(xù)光作為種子光。在一個可選的實施例中，連續(xù)波激光器為光纖激光器，光纖激光器具體體積小、重量輕的優(yōu)點。

連續(xù)波激光器1的輸出端與光纖分束器2的入光口連接，所述光纖分束器2將輸入的光信號分為信號光和本振光。具體的，光纖分束器2用于將輸入的光信號分為兩路，即信號光和本振光。光纖分束器2具有兩個輸出端，分別是第一輸出端和第二輸出端，其中，第一輸出端用于輸出信號光，第二輸出端用于輸出本振光。

第一輸出端與光調(diào)制器3的輸入端連接，信號光接入光調(diào)制器3的入光口。光調(diào)制器3可以是聲光調(diào)制器，或者光調(diào)制器3可以是電光調(diào)制器，只要能夠?qū)⑤斎氲倪B續(xù)光轉(zhuǎn)換為脈沖光的光調(diào)制器，均適用于本發(fā)明。

光調(diào)制器3的出光口連接激光放大器4的入光口，入光口也叫做輸出端；出光口也叫做輸出端。

激光放大器4的出光口連接光纖環(huán)形器5的輸入端。

在一個可選的實施例中，連續(xù)波激光器1輸出的光信號的波長為1550nm，所述激光放大器4為摻鉺光纖放大器。

光纖環(huán)形器5具有三個端口，分別為輸入端、收發(fā)端和輸出端，收發(fā)端既能發(fā)射光信號，也能接收光信號。輸入端對應(yīng)于圖2中的a端，收發(fā)端對應(yīng)于圖2中的b端，輸出端對應(yīng)于圖2中的c端。

光纖環(huán)形器5的收發(fā)端連接望遠(yuǎn)鏡6，用于將輸入的信號光經(jīng)望遠(yuǎn)鏡6發(fā)射到大氣中，同時，光纖環(huán)形器5的收發(fā)端用于接收信號光的后向散射信號。

光纖環(huán)形器5的輸出端連接混頻器7的第一輸入端。

混頻器7是產(chǎn)生的振蕩頻率為兩個輸入振蕩或信號頻譜分量中的頻率的整數(shù)倍的線性組合的非線性器件?；祛l器7用于把輸入的兩個不同頻率的信號進(jìn)行混合得到第三個頻率的信號?；祛l器7具有至少兩個輸入端。

本振光接入混頻器7的第二輸入端；混頻器7的輸出端連接光電探測器8的輸入端。在一個可選的實施例中，光電探測器8為平衡探測器。

光電探測器8的輸出端連接帶通濾波器9的輸入端，帶通濾波器9的輸出端連接前置放大器10的輸入端；前置放大器10的輸出端連接功率分配器11的輸入端；功率分配器(power divider)是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，所述功率分配器11包括至少兩個輸出端，即功率分配器11至少包括第一輸出端和第二輸出端；功率分配器11的第一輸出端連接多通道采集卡13的第一輸入端，功率分配器11第二輸出端連接可調(diào)帶通濾波器12的輸入端；可調(diào)帶通濾波器12的輸出端連接多通道采集卡13的第二輸入端，多通道采集卡13輸出端連接數(shù)字信號處理模塊14。

光電探測器輸出的電信號大部分為弱信號，前置放大器10用于對光電探測器輸出的電信號進(jìn)行放大，提高后續(xù)信號處理電路的靈敏度。

在一種可選的實施例中，所述功率分配器為一分二功率分配器。當(dāng)然，功率分配器也可以是其他類型的一分多功率分配器，只要能夠輸出至少兩路信號的功率分配器，均適用于本發(fā)明。

帶通濾波器9用于濾除氣溶膠米散射信號。氣溶膠米散射信號強(qiáng)度是分子瑞利散射信號強(qiáng)度的100倍以上。使用帶通濾波器濾除米散射信號后，再使用前置放大器對瑞利信號進(jìn)行放大，可以有效防止放大器飽和，同時可以提高后續(xù)探測電路的靈敏度。

進(jìn)一步地，所述可調(diào)帶通濾波器12用于對輸入的探測信號進(jìn)行濾波，形成掃描式鑒頻器，通過頻譜選通，根據(jù)預(yù)設(shè)的輸入信號的頻率與輸出信號強(qiáng)度的映射關(guān)系，將信號的頻率變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度變化。不需要進(jìn)行FFT變換便可以提取信號頻域信息。本發(fā)明同時利用了相干探測和直接探測的優(yōu)點，實現(xiàn)相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)對寬譜微弱瑞利信號的探測。

在一個可選的實施例中，所述可調(diào)帶通濾波器12的中心頻率為0-1GHz可調(diào)，通帶帶寬為100MHz。

采用功率分配器將放大后的瑞利信號分出一路作為參考信號，可以去除光電探測器或放大器不穩(wěn)定造成的信號探測誤差。

數(shù)字信號處理模塊14可以是計算機(jī)或具有數(shù)字信號處理功能的器件，如單片機(jī)。

在一個可選的實施例中，所述連續(xù)波激光器1、光纖分束器2、光調(diào)制器3、激光放大器4、光纖環(huán)形器5、望遠(yuǎn)鏡6、混頻器7和光電探測器8之間均采用保偏光纖連接。由于上述光路中的各個元件之間均采用保偏光纖連接，有效地減小了整個裝置的體積、重量，同時，由于光纖輕柔、可彎折的特性，光纖連接有效地增加了裝置的靈活性和便攜性，降低裝置的硬件裝配要求。

本發(fā)明還提供了基于上述的基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)的溫度測量方法，包括：

連續(xù)波激光器輸出激光至光纖分束器；

光纖分束器將輸入的激光分為兩路，一路用作信號光，另外一路用作本振光；

信號光輸入光調(diào)制器調(diào)制為脈沖光，脈沖光經(jīng)激光放大器放大后輸入光纖環(huán)形器，由望遠(yuǎn)鏡出射；

本振光輸入混頻器；

望遠(yuǎn)鏡接收出射激光與大氣作用后反射回的回波信號，并將接收到的回波信號經(jīng)光纖分束器輸出；光纖分束器輸出的回波信號輸入至混頻器中與本振光混頻，混頻后的光信號輸出至光電探測器；

光電探測器將輸入信號轉(zhuǎn)換為IF信號輸出至帶通濾波器；

帶通濾波器濾除窄帶米散射電信號后，將信號輸入前置放大器；前置放大器對分子瑞利信號進(jìn)行放大，并將放大后的信號輸入功率分配器；

功率分配器的輸出的一部分信號作為參考信號輸入多通道采集卡的一個輸入口，功率分配器輸出的第二部分信號輸入可調(diào)帶通濾波器進(jìn)行信號處理；

可調(diào)帶通濾波器對信號進(jìn)行掃描，形成電學(xué)上的掃描式鑒頻器，得到不同頻率處信號強(qiáng)度的分布；

多通道采集卡接收功率分配器輸出的參考信號和可調(diào)帶通濾波器輸出的信號后輸出至數(shù)字信號處理模塊；

數(shù)字信號處理模塊通過對信號強(qiáng)度分布的擬合，得到信號的展寬，根據(jù)信號的展開得到對應(yīng)探測距離處的溫度。

下面結(jié)合圖2-圖4對本發(fā)明提供的基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)的工作過程進(jìn)行說明。

步驟一：連續(xù)波激光器1發(fā)出激光，激光經(jīng)光纖分束器分為本振光和信號光。信號光經(jīng)光調(diào)制器調(diào)制成脈沖光后，經(jīng)激光放大器4進(jìn)行能量放大，經(jīng)過光纖環(huán)形器5后輸入望遠(yuǎn)鏡6發(fā)射至大氣中。

步驟二：出射激光與大氣作用后，后向散射信號經(jīng)望遠(yuǎn)鏡6接收，由光纖環(huán)形器5的b口輸入，c口輸出后接入混頻器7和平衡探測器中與本振光混頻并轉(zhuǎn)換為IF電信號。

步驟三：平衡探測器輸出的IF電信號經(jīng)帶通濾波器9濾除窄帶米散射電信號，輸入前置放大器10對余下的分子瑞利信號進(jìn)行放大，并輸入功率分配器11；功率分配器的一個輸出作為參考信號接入多通道采集卡13的一個輸入口，功率分配器的第二個輸出接至可調(diào)帶通濾波器12進(jìn)行信號處理。通過可調(diào)帶通濾波器對信號進(jìn)行掃描，形成電學(xué)上的掃描式鑒頻器，得到不同頻率處信號強(qiáng)度的分布，如圖4所示。通過對信號強(qiáng)度分布的擬合，得到信號的展寬，從而得到對應(yīng)探測距離處的溫度。

如圖3所示，1550nm波長的瑞利回波信號半寬為1GHz左右。若連續(xù)波激光器1發(fā)射的光波長為1550nm，則可調(diào)帶通濾波器的中心頻率為0-1GHz可調(diào)，可調(diào)帶通濾波器的通帶帶寬100MHz。圖4為信號通過可調(diào)帶通濾波器處理之后的強(qiáng)度分布。為便于看出瑞利分布，使用白色虛線部分表示對稱分布的瑞利信號另一半。

綜上所述，本發(fā)明在光電探測器后使用帶通濾波器濾除強(qiáng)度較大的氣溶膠米散射信號，并使用前置放大器對瑞利信號進(jìn)行放大；使用可調(diào)帶通濾波器對放大后的瑞利信號進(jìn)行處理，形成電學(xué)上的掃描式鑒頻器，實現(xiàn)頻譜選通，實現(xiàn)信號頻域到強(qiáng)度的直接轉(zhuǎn)換，得到瑞利信號的譜寬。本發(fā)明既利用了相干探測靈敏度高，對弱信號放大性好的優(yōu)點，又利用了直接探測數(shù)據(jù)處理計算量小的特點。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明采用可調(diào)帶通濾波器對探測信號進(jìn)行濾波，形成電學(xué)上的掃描式鑒頻器，實現(xiàn)頻譜選通，將信號的頻域變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度變化，不需要進(jìn)行FFT變換便可以提取信號頻域信息。本發(fā)明同時利用了相干探測和直接探測的優(yōu)點，實現(xiàn)相干多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)對寬譜微弱瑞利信號的探測。

(2)本發(fā)明使用帶通濾波器濾除氣溶膠米散射信號；由于氣溶膠米散射信號強(qiáng)度是分子瑞利散射信號強(qiáng)度的100倍以上，使用帶通濾波器濾除米散射信號后，再使用前置放大器對瑞利信號進(jìn)行放大，可以防止放大器飽和，同時可以提高后續(xù)探測電路的靈敏度。

(3)本發(fā)明采用功率分配器將放大后的瑞利信號分出一路作為參考信號，可以去除光電探測器或放大器不穩(wěn)定造成的信號探測誤差。

實施例2

如圖5所示，本發(fā)明還提供了一種基于寬譜選通相干探測的瑞利多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)，包括：連續(xù)波激光器1、分束器、光調(diào)制器3、激光放大器4、環(huán)形器、望遠(yuǎn)鏡6、混頻器7、光電探測器8、帶通濾波器9、前置放大器10、功率分配器11、可調(diào)帶通濾波器12、多通道采集卡13和數(shù)字信號處理模塊14；其中，

連續(xù)波激光器1輸出的光信號經(jīng)分束器后分為信號光和本振光，信號光輸入光調(diào)制器3調(diào)制后，輸入到激光放大器4，激光放大器4將輸入的光信號放大后輸出到環(huán)形器的輸入端，環(huán)形器的收發(fā)端連接望遠(yuǎn)鏡6，從光纖環(huán)形器的輸出端輸出的光信號輸入到混頻器7的第一輸入端；本振光接入混頻器7的第二輸入端；從混頻器7輸出的光信號輸入光電探測器8；從光電探測器8的輸出的信號輸入帶通濾波器9，帶通濾波器9的輸出端連接前置放大器10的輸入端；前置放大器10的輸出端連接功率分配器11的輸入端；所述功率分配器11包括至少兩個輸出端，功率分配器11的第一輸出端連接多通道采集卡13的第一輸入端，功率分配器11第二輸出端連接可調(diào)帶通濾波器12的輸入端；可調(diào)帶通濾波器12的輸出端連接多通道采集卡13的第二輸入端，多通道采集卡13輸出端連接數(shù)字信號處理模塊14。

圖中，連續(xù)波激光器1、分束器、光調(diào)制器3、激光放大器4、環(huán)形器、望遠(yuǎn)鏡6、混頻器7、光電探測器8之間的連線代表光信號的傳輸方向，連續(xù)波激光器1、分束器2、光調(diào)制器3、激光放大器4、環(huán)形器、望遠(yuǎn)鏡6、混頻器7和光電探測器8之間可以通過光纖連接，當(dāng)然，也可以不通過光波導(dǎo)，連續(xù)波激光器1、分束器2、光調(diào)制器3、激光放大器4、環(huán)形器、望遠(yuǎn)鏡6、混頻器7和光電探測器8之間的光信號在自由空間傳輸也適用于本發(fā)明。

在一種可選的實施例中，所述功率分配器為一分二功率分配器。當(dāng)然，功率分配器也可以是其他類型的一分多功率分配器，只要能夠輸出至少兩路信號的功率分配器，均適用于本發(fā)明。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。