小孔径超视距目标探测中的OFD-NLFM发射波形设计

针对小孔径超视距目标探测时阵列孔径减小空域滤波性能下降的问题,提出了一种正交频分非线性调频（OFD-NLFM）的发射波形设计方法。首先以正切调频函数为频率函数对发射信号进行建模,详细说明了影响脉压性能的正切函数时间副瓣电平控制因子的选择方法,重点提出一种基于凸优化的脉压信号峰值旁瓣抑制算法,建立了脉压输出噪声功率最小的优化模型并进行求解。仿真表明,提出的正交频分非线性调频信号具有较好的正交性,采用凸优化加权算法后脉压主瓣宽度比传统线性调频信号降低约1/3,峰值旁瓣为-31.22 dB,旁瓣电平平均值小于-100 dB,具备更低的抗噪声和干扰性能,从波形设计和脉压处理角度改善了空域滤波性能的不足。     

基于CLEAN思想的互补码信号脉冲压缩算法

互补码信号具有理想的零旁瓣非周期自相关函数,特别适用于高频地波雷达。然而高频地波雷达常采用高占空比波形,近距离目标回波遮挡严重,遮挡时原互补码不再互补,脉压旁瓣很高。针对这一问题,提出基于CLEAN算法思想的互补码脉冲压缩方法,该算法利用互补码的子码互补特性,在不同遮挡程度使用不同长度的子码作为脉压系数;同时,引入了CLEAN算法的思想,由远距离段至近距离段依次进行脉压和CLEAN操作,在保留互补码零旁瓣特性的同时消除了不同子码段之间的相关性造成的距离栅瓣。多目标环境下的计算机仿真实验表明,这种算法在距离盲区内保持了互补码的零旁瓣特性,且无距离栅瓣。     

恒增益处理损失的最佳编码旁瓣抑制滤波器

雷达距离/时间旁瓣抑制滤波器的设计通常以旁瓣电平最低为设计目标,未考虑增益处理损失的控制,在某些情况下会导致输出信噪比损失过大,影响弱信号的检测.本文研究增益处理损失任意给定条件下的旁瓣抑制滤波器的设计,并以巴克码为例具体设计了恒增益处理损失的最佳积累旁瓣电平滤波器和最佳峰值旁瓣电平滤波器.     

基于线性调频时宽的MIMO雷达正交波形设计

线性调频(LFM)信号是一种被广泛应用的大时宽带宽积信号,利用LFM信号的多样性可设计多输入多输出(MIMO)雷达的正交波形。该文针对现有波形相关函数存在的问题,以理论分析为基础,提出一种基于LFM时宽的发射波形,并给出了一种相应的正交波形设计方法。该方法以峰值旁瓣电平为准则,利用序列二次规划对各子脉冲LFM信号的时宽进行优化设计。仿真结果表明,与现有方法相比,所设计波形具有较低的自相关旁瓣电平和互相关电平。此外,通过数值实验分析了相关性能随波形个数及子脉冲个数的变化关系。     

一种低时间旁瓣电平,高多普勒容限的脉压信号波形综合及其处理方法

本文针对某雷达的要求,寻到了一种时间旁瓣电平低、多普勒容限高的脉冲压缩信号－截断高斯窗非线性调频（ＮＬＦＭ）信号,介绍了此信号波形的综合方法,为进一步提高脉压性能,给出了修正型匹配滤波处理方法,并给出了此种信号在小脉压比时经匹配滤波和修正型匹配滤波处理后脉压性能的计算机仿真结果。     

基于GASA算法和调频函数的NLFM波形设计

与线性调频信号相比,非线性调频信号无需加权就可以获得很低的距离旁瓣,而且没有信噪比损失,在脉压雷达中得到广泛的应用。一般地,设计非线性调频信号都采用基于相位逗留原理的窗函数法,但是设计的波形有很高的距离旁瓣。在分析了窗函数法设计非线性调频信号的基础上,根据一种新的调频函数数学模型,提出了一种用GASA算法来产生非线性调频信号的新方法,并给出了仿真实例,仿真验证了该算法的有效性。通过该方法获得了脉压后低副瓣的非线性调频信号,可以提高脉冲压缩性能。     

线性度对线性调频信号脉冲压缩的影响

对大时带宽线性调频信号的非线性与脉冲压缩的关系进行了理论研究和仿真，分析了误差函数的信号形式，由此得出不同误差形式对脉压结果产生的影响。理论和仿真数据表明：线性度的大小对脉压结果影响很大，能提高旁瓣电平同时造成主瓣展宽，分辨率降低以及主瓣峰值下降。     

线性调频信号脉冲压缩仿真与分析

介绍了对线性调频信号进行脉冲压缩及其旁瓣抑制的方法,分析了多普勒频移对结果的影响,并对脉压后信号主副瓣比,幅度和脉宽的变化进行了分析。仿真结果表明,脉冲压缩能在雷达发射功率受限时,提高目标的探测距离,并保持较高的分辨率。     

应用正交码组信号的传统雷达距离旁瓣抑制方法

为了抑制传统雷达的距离旁瓣和提高传统雷达抗欺骗式干扰性能,该文提出一种传统雷达随机发射一组正交信号的信号发射策略。给定一组正交性好且距离旁瓣低的相位编码信号,雷达在每次发射时从这组波形中随机选取一个波形进行发射,接收端已知该发射信号波形并基于该波形对接收信号进行脉冲压缩,最后对多次相邻脉冲的回波信号进行相干积累。理论分析和仿真结果均表明,距离主瓣信号能够有效积累,而距离旁瓣信号近似白化,因而脉冲积累后可明显降低系统的最大距离旁瓣电平。     

线性伸缩波形的雷达距离模糊特性及旁瓣抑制

该文提出了任意信号的时域线性伸缩表达式,给出了一类新的雷达波形,并对这类波形的压缩形式(匹配滤波输出)在时域进行旁瓣抑制数字滤波。仿真结果表明,这类波形的距离模糊函数的峰值旁瓣电平可达-18~-20 dB,而4dB主瓣宽度仅为相同参数的线性调频(LFM)压缩信号主瓣宽度的54%~70%;对这类波形的匹配滤波输出用该文改进的数字旁瓣抑制滤波器滤波后,其峰值旁瓣电平可低达-50dB,且主瓣宽度仅为单位采样符号长度。     

基于Golay互补序列空时编码的MIMO雷达波形设计

针对多输入多输出(MIMO)雷达正交波形设计中数值优化方法所得波形脉冲压缩旁瓣较高的问题,该文提出一种基于Golay互补序列空时编码的设计方法。该方法利用Golay互补序列的互补性,并通过对序列构成的脉冲串进行扩展的空时编码,减小了波形的自相关旁瓣和互相关,从而降低了脉冲压缩波形的旁瓣;然后,为解决多普勒频移导致波形检测性能下降的问题,利用零空间向量加权法对脉冲压缩后波形进行多普勒补偿,显著提高了其目标检测能力。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

Effective CLEAN algorithms for performance-enhanced detection of binary coding radar signals

With binary coding waveform as radar pulse compression signal, the sidelobe of the matched processing result of the received signals is a serious interference to the effective detection of multiple targets. In this paper, the CLEAN algorithms are introduced to eliminate such sidelobes and significantly improve the target detection performance of binary coding radar signals. A novel modified CLEAN algorithm is proposed to remove the sidelobe interferences in formulating target range profile when wideband binary coding signals are used. The effectiveness of the CLEAN algorithms is demonstrated through the processing results.     

Pulse compression for weather radars

Wideband waveform techniques, such as pulse compression, allow for accurate weather radar measurements in a short data acquisition time. However, for extended targets such as precipitation systems, range sidelobes mask and corrupt observations of weak phenomena occurring near areas of strong echoes. Therefore, sidelobe suppression is extremely important in precisely determining the echo scattering region. A simulation procedure has been developed to accurately describe the signal returns from distributed weather targets, with pulse compression; waveform coding. This procedure is unique and improves on earlier work by taking into account the effect of target reshuffling during the pulse propagation time which is especially important for long duration pulses. The simulation procedure is capable of generating time series from various input range profiles of reflectivity, mean velocity, spectrum width, and SNR. Results from the simulation are used to evaluate the performance of phase coded pulse compression in conjunction with matched and inverse compression filters. The evaluation is based on comparative analysis of the integrated sidelobe level and Doppler sensitivity after the compression process. Pulse compression data from the CSU-CHILL radar is analyzed. The results from simulation and the data analysis show that pulse-compression techniques indeed provide a viable option for faster scanning rates while still retaining good accuracy in the estimates of various parameters that can be measured using a pulsed-Doppler radar. Also, it is established that with suitable sidelobe suppression filters, the range-time sidelobes can be suppressed to levels that are acceptable for operational and research applications     

MIMO雷达中的谱修正旁瓣抑制技术研究

谱修正是一种简单有效的抑制脉压旁瓣的方法,通过对信号的频谱整形,抑制信号带内起伏,并采用频域加窗达到控制脉压信号距离旁瓣的目的。MIMO雷达常用的正交信号经脉冲压缩后存在不希望的距离旁瓣,若直接将谱修正技术用于MIMO雷达各个子带信号脉压处理,由于子带间信号互相关的影响,将不能获得较好的距离旁瓣抑制效果。本文针对该问题,提出了一种对MIMO雷达综合信号进行谱修正和频域加窗的方法,可以更有效地抑制脉压距离旁瓣。仿真结果显示,该方法能取得40dB以上的主副比,且能有效降低系统的复杂度和运算量,在多普勒和角度偏差不大的情况下,其峰值旁瓣电平明显低于传统的匹配滤波。      

同时极化捷变频多载波调相雷达技术研究

利用多载波余码相位调制(MCPC)雷达信号实现同时极化探测,并通过频率捷变技术可提高MCPC雷达信号的距离分辨率。文中综合同时极化、频率捷变和MCPC雷达探测技术提出了同时极化频率捷变MCPC雷达系统结构,分析了工作原理,设计了同时极化频率捷变MCPC雷达探测波形,并对波形的信号峰值旁瓣比、信号间的独立性、距离分辨率和抗有源干扰能力做了分析和仿真说明。研究表明,同时极化频率捷变MCPC雷达信号能很好地实现同时极化探测,同时提高了原MCPC雷达信号距离分辨率,其抗有源干扰能力随着同时极化数和频率捷变脉冲数的增加而加强。     

A pulse compression system employing a linear FM Gaussian signal

Some of the factors involved in the design of a radar pulse compression system are discussed. These include the compression ratio, the detailed characteristics of the signal, the sidelobe level of the receiver output waveform (signal autocorrelation function), the sensitivity of the sidelobe level to Doppler frequency shift in the signal, and the relative complexity of the equipment required to generate and receive the signal. A signal of Gaussian envelope and linear frequency modulation is shown to have an autocorrelation function of Gaussian shape. When the receiver is designed to autocorrelate the linear FM Gaussian signal, it is shown that the shape of the receiver output waveform does not change when the input signal has a Doppler frequency shift. The design and construction of equipment used to generate and receive the signal are discussed. In operating equipment with a compression ratio of about 50 to one, sidelobe levels 40 db below the peak amplitude of the receiver output waveform are achieved, and the shape of the receiver output wave-form does not change appreciably until the Doppler frequency shift exceeds 25 per cent of the 3-db signal bandwidth.     

调频步进频雷达信号处理的关键问题分析

为了获得高距离分辨率，将线性调频信号作为子脉冲构成调频步进雷达信号。文中对该体制雷达的波形参数设计进行了理论分析，以及目标运动的多普勒效应对这种信号的影响。最后针对某型号雷达，给出了计算机仿真结果。     

气象雷达超低副瓣失配滤波处理技术研究

在雷达信号处理中,通过匹配滤波进行脉冲压缩可以获得最大化的信噪比,有效地减小了雷达回波中噪声对信号的影响。然而,脉冲压缩的输出具有较高的距离旁瓣,在气象雷达探测中,由于空间分布的散射粒子之间反射强度相差较大,弱散射粒子的回波容易掩没在强散射粒子的旁瓣中,因此有超低旁瓣的需求。本文主要研究了能够降低旁瓣的非线性调频（NLFM）波形和最小积分旁瓣水平（ISL）失配滤波器,分析了多普勒频移对其性能的影响,并在最小ISL滤波器的基础上通过进一步对滤波器系数加权的方法,使得在回波具有多普勒频移的情况下也能达到超低旁瓣的性能。      

针对非合作目标的调频步进编码波形设计方法

雷达对于非合作目标的探测,存在目标微小与速度未知两大困难,而相干积累的方法需要准确探测目标速度,并进行速度补偿,实际应用过程中效果受限。针对此问题提出了一种调频步进编码波形设计方法,可以在速度未知情况下脉间积累,同时在准确测量速度后宽带合成。首先研究线性调频子脉冲的距离速度耦合特性,通过波形设计抵消脉间目标运动成像位置变化;然后研究调频步进编码波形的宽带合成技术,使所得的高分辨一维距离像无距离混叠。最后,数值仿真实验验证了所提出波形的优势与应用价值。