A photonics-based radar with generation and de-chirp processing of broadband linear frequency modulated continuous-wave (LFMCW) signal in optical domain is proposed for high-resolution and real-time inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging. In the proposed system, a broadband LFMCW signal is generated by a photonic frequency quadrupler based on a single integrated electro-optical modulator, and the echoes reflected from the targets are de-chirped to a low frequency signal by a microwave photonic frequency mixer. The proposed radar can operate at a high frequency with a large bandwidth, and thus achieve an ultra-high range resolution for ISAR imaging. Thanks to the wideband photonic de-chirp technique, the radar receiver could apply low-speed analog-to-digital conversion and mature digital signal processing, which makes real-time ISAR imaging possible. A K-band photonics-based radar with an instantaneous bandwidth of 8 GHz (18-26 GHz) is established and its performance for ISAR imaging is experimentally investigated. Results show that a recorded two-dimensional imaging resolution of ~2 cm × ~2 cm is achieved with a sampling rate of 100 MSa/s in the receiver. Besides, fast ISAR imaging with 100 frames per second is verified. The proposed radar is an effective solution to overcome the limitations on operation bandwidth and processing speed of current radar imaging technologies, which may enable applications where high-resolution and real-time radar imaging is required.

In this paper, near-field millimeter wave synthetic aperture radar (SAR) imaging of multiple targets with different ranges is demonstrated and its performance is evaluated. The millimeter wave SAR is built using a commercial TI radar with a bandwidth of ~4 GHz (77–81 GHz) and image reconstruction is realized by a matched filter method. The experimental results show that the image reconstructed at a specific range plane is easily affected by the targets at nearby range planes, especially when the multiple targets are placed within a range resolution unit. Besides, compared with the case of multiple targets without overlapping along the radar line of sight, the interference between targets of different ranges becomes more serious on the radar image when multiple targets are placed with partial overlapping.

Abstract A broadband microwave photonic time division multiplexing (TDM) multiple‐input‐multiple‐output (MIMO) radar is proposed in which photonic frequency quadrupling is adopted to generate broadband radar signals and photonic frequency mixing is implemented for de‐chirping processing of radar echoes. By utilising two radio frequency switches to control the signal transmission and reception, TDM‐MIMO mechanism is formed using a single microwave photonic radar transceiver. This microwave photonic TDM‐MIMO radar not only achieves high range resolution using broadband processing but also enables high angular resolution and forward‐looking imaging capability with low system complexity. Besides, a broadband digital beamforming (DBF) method is introduced to solve the broadband beam squint and broadening problems and implement near‐field correction. In the experiment, a microwave photonic TDM‐MIMO radar with an 8×8 T‐shape antenna array is established with a bandwidth of 8 GHz (18–26 GHz) in each channel. The range and angular resolutions are estimated to be ∼2 cm and ∼2°, respectively. Applying the broadband DBF method, high‐resolution 3D imaging of small targets is achieved with good focusing of targets and deep suppression of grating lobes and side lobes. Hence, the proposed microwave photonic TDM‐MIMO radar with broadband DBF provides a promising solution for high‐resolution 3D imaging.

The microring resonator (MRR) plays an important role in signal processing because high-quality bandpass filtering can be obtained at its drop port. To promote the signal-to-noise ratio, a high rejection ratio is significantly demanded. However, it is still challenging to promote the rejection ratio of the MRR-based bandpass filter. To solve this problem, we propose to use an all-pass filter to enhance the rejection ratio of the MRR-based bandpass filter. Experimental results show that the improved rejection ratio is as high as 47.7 dB, which is improved by 23.6 dB compared with that of the MRR. Meanwhile, the bandwidth of the MRR-based bandpass filter is reduced from 2.61 to 1.14 GHz due to the constructive interference in the passband. In addition, the center frequency of this ultrahigh rejection MRR can be continuously tuned from 6.26 to 46.25 GHz. The quality factor (Q) of the MRR is improved from 7.4×104 to 1.7×105. During the adjustment, the rejection ratio of the bandpass filter exceeds 40 dB. The proposed approach can be used to achieve optical bandpass filters with high performance.