UWB雷达LFM脉压信号数字产生系统性能分析

超宽带雷达线性调频（LFM）脉冲压缩信号产生系统是现代雷达技术的重要研究内容之一。该文基于波形存储直读法，提出了一种超宽带线性调频信号数字产生系统方案。对系统中幅度量化位数、采样频率、正交调制器误差和传输系统频域失真等因素对输出信号性能的影响进行了深入的理论分析，计算机仿真验证了这些分析结果。所得结论为超宽带LFM信号产生系统工程实现时参数选择、性能评估和性能优化提供重要的理论依据。     

超宽带脉冲信号波形失真仿真与分析

超宽带无线信道的频率依赖特性直接影响到超宽带接收机的设计和以脉冲波形为基础的多址技术。本文针对频率依赖特性对超宽带脉冲信号波形产生的影响,分别从相位谱和幅度谱两个方面分析超宽带脉冲信号的相位失真和幅频失真特性,建立了描述脉冲波形失真特性的数学模型。使用该模型对高斯二阶导数脉冲信号的波形失真进行仿真分析,得到了只发生相位响应失真、只发生幅度响应失真、以及同时发生相位—幅度响应失真的脉冲波形。     

一种超宽带等效采样接收机的设计与实现

脉冲超宽带雷达回波信号由于带宽大而难以直接采样,通常采用等效时间采样方法来进行模数转换。传统的等效采样接收机大都是基于改变ADC采样时钟的时延来实现等效采样,采样时钟对触发信号会产生亚稳态时序,不可避免地会出现数据误对齐,必须添加辅助的在线或离线校正设计。针对这一问题,设计了一种基于FPGA内置延迟线的超宽带等效采样接收机,FPGA产生延时可调的发射触发信号去控制波形产生系统,基于高速采样保持器和ADC完成回波接收,实现了超宽带射频信号的等效采样,而无数据误对齐问题。接收机的等效采样速率为12.8GS/s,-3dB采样带宽为6.4GHz,满足脉冲超宽带雷达的应用需求。     

超宽带穿墙雷达取样脉冲产生器设计

在超宽带穿墙雷达接收机系统中,其关键的等效采样技术需要一种极窄脉宽高电压的脉冲触发采样门电路来对接收信号进行采样。介绍了超宽带取样脉冲产生技术,讨论并分析了几种常用超宽带脉冲产生方法的特点及其局限性。提出了新型的肖特基二极管脉冲整形网络,设计并实现了应用于等效采样接收机系统的新型亚纳秒取样脉冲产生器,很好地结合了雪崩晶体管与脉冲整形网络的优势,在显著减小脉宽的同时保持了较高的脉冲幅度。通过仿真分析和制作测试,获得了脉冲底宽为400 ps、幅度为6.46 V和波动水平为-14.7 dB的单极性窄脉冲,实测结果与设计数值一致性良好。这种简单高效廉价的电路十分符合超宽带穿墙雷达等效采样接收机取样脉冲的设计。     

超宽带信道的频率色散特性对脉冲波形的影响

采用幂形式衰减模型和建立的抛物线型非线性相位模型分别研究了超宽带脉冲信号在频域中发生的幅度失真和相位失真,分析了超宽带信道的频率色散特性对脉冲信号波形产生的影响。仿真结果表明,传播信道中物体的边缘折射产生的频率依赖特性较强,引起的脉冲幅度失真较大;收发天线较小的非线性相位响应,也会导致较大的波形畸变。因此,在实际的超宽带信道建模时应根据实际环境考虑超宽带信道的频率色散特性。     

一种基于FPGA的超宽带雷达数字接收机

脉冲超宽带雷达回波信号由于带宽大而难以直接采样,文中设计并实现了一种基于FPGA的数字式脉冲超宽带雷达接收机。该接收机利用FPGA内嵌锁相环产生特定频率的时钟,驱动四路10 bit ADC器件,根据回波信号在一段时间内呈准静态及周期性的特点,实现了四通道时域伪随机等效采样。仿真及测试结果表明,该数字式脉冲超宽带雷达接收机等效采样速率可达10 GS/s,可有效接收雷达回波信号,满足脉冲超宽带雷达的应用需求。     

一个带有采样时间误差校正的14位200MS/s时钟交织模数转换器

通道间的采样时间误差会降低时钟交织模数转换器的精度。本论文提出了一种针对采样时间误差的具有低电路复杂度和快速收敛特性的校正算法。该算法基于相关性来探测采样时间误差,并可被应用于广义平稳的输入信号,被探测到的采样时间误差被一个压控采样开关修正。实验结果显示,对于一个2通道14位200MS/s的时钟交织模数转换器,当输入信号的频率为70.12MHz时,经校正后,信号与噪声失真比改善了19.1dB,无杂散动态范围改善了34.6dB。校正的收敛时间约为20000个采样时间间隔。     

雷达发射机射频性能分析

现代雷达发射机多半采用O型管放大链来放大固定载频信号,射频信号通过放大链会产生频率域或时间域失真。频率域失真是由放大链本身的非线性所引起的,而时间域失真主要是由幅度调制和相位调制引起的。     

雷达发射机射频性能分析

现代雷达发射机多半采用O型管放大链来放大固定载频信号，射频信号通过放大链会产生频率域或时间域失真。频率域失真是由放大链本身的非线性所引起的，而时间域失真主要是由幅度调制和相位调制引起的。     

全新的高稳定穿墙雷达接收机前端设计

在穿墙雷达(TWR)接收超宽带(UWB)回波信号的过程中,高速信号采集是其中的关键所在。首先基于传统等效采样方法,改进了其采样模式,能极大地提高等效采样的实时性,并减小精密延时电路的延时时间范围。其次利用跟踪保持芯片设计了一种新型等效采样接收机前端实现方案,不仅能降低等效采样技术对取样脉冲的要求,而且能充分发挥跟踪保持芯片高重复频率、高稳定和高度集成的优势。通过分析和仿真论证,实现了10GHz的等效采样频率,理论分析与仿真测试结果一致性良好。这种高度集成、简单高效的电路在超宽带穿墙雷达接收机中具有很好的应用前景。     

一种峰值功率控制的带限数字预失真算法

针对宽带无线通信系统中数字预失真技术反馈回路存在模数转换器ADC的采样速率高、预失真后信号峰均比(PAPR)增大的问题,提出一种结合峰值功率控制的带限数字预失真算法。通过设置阈值门限,对预失真后的信号幅度进行控制以减小其PAPR;运用带通滤波器限制ADC采样带宽并通过频谱外推方法完成对带限输出信号的完整估计,实现ADC采样速率的降低。实验结果表明,该算法不仅能降低系统采样速率,而且能有效提升功放的线性度,相对于传统预失真技术,功放输出信号的邻道功率比改善约5dB。     

一种试验场无线电辐射源模拟器测量与监视系统

基于超宽带采集存储技术构建了测量与监视系统，实现了对无线电监测系统试验场中的模拟无线电监测目标信号群的测量与监视。重点研究了基于并行交替采样的超宽带信号高速采集技术、基于固态磁盘(Solid-State Disk,SSD)阵列流水拼接的海量数据实时存储技术和基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)的超宽带信号频谱分析技术等关键技术。测量与监视系统工作频率范围为1.5 MHz～22 GHz，单通道采集速率可达5 GB/s，三通道实时带宽达到6 GHz，最大存储容量达到48 TB，满足对无线电监测系统试验场中通信、导航、雷达等多路模拟无线电监测目标信号进行测量与监视的使用需求。     

超宽带传输体制研究

介绍了超宽带信号的定义和频谱特性。给出了基于超宽带脉冲扩频信号的幅度调制、时延相位调制和伪码复合调制等调制形式和超宽带信号解调方法。对超宽带接收性能进行了相关计算和分析,并给出了接收实现示意框图,及其在无线通信、雷达跟踪、精确定位等方面的应用前景。     

对线性调频脉压雷达的导前假目标群干扰

该文基于间歇收发干扰体制,研究了通过对间歇采样LFM信号的频率调制和幅度补偿,产生导前假目标群问题。根据LFM信号匹配滤波器的群延迟特性,通过对采样信号进行频率调制控制假目标群相对真实目标的空间分布特性。对频率失配和间歇采样导致的幅度损失分别进行幅度补偿,使假目标群在幅度上超过真实目标,实现对雷达的有效干扰。最后的仿真验证了理论分析的正确性。     

多子带频域超宽带合成雷达半实物仿真

宽带合成技术是实现距离向高分辨的一种有效手段,目前频域宽带合成方法拓展至超宽带合成,合成带宽受限,合成信号质量随子带数增加而恶化。针对这些问题,提出了一种适用于频率步进线性调频信号的多子带频域超宽带合成方法,采用预失真、子带间高精延时对齐、相位自适应调整等技术对影响信号合成质量的系统失真、延时误差、子带拼接处相位跳变改进,并搭建步进频雷达半实物仿真系统以验证所提方法的有效性及合成信号性能。实验结果表明,43个28 MHz带宽的子脉冲合成的超分辨距离向信号,带宽为1.035 7 GHz,时间分辨率高达0.872 0 ns,具有良好的点目标分辨性能,未来可应用于二维合成孔径雷达超分辨成像。     

超宽带雷达技术的新进展

超宽带雷达的研究与应用是雷达发展中质的飞跃,许多传统的雷达技术和理论不再适用。根据超宽带技术研究在各个方面的最新进展,概述了超宽带信号的产生、目标模型的建立、雷达方程、信道化的接收机和超宽带雷达信号处理等方方面面的问题。对超宽带技术完整的理论体系作一些探讨。对该项技术的发展趋势和应用前景做了分析和预测。     

多用户全光超宽带射频信号发生器设计

在研究能加倍提高数据传输速率的混合调制技术基础上,提出了可重构多用户超宽带射频信号产生方案,灵活地产生一至四阶的高斯导数型的超宽带射频信号,该信号波长稳定、可调范围大、频率啁啾较低、色散容忍度高,无色散补偿情况下在单模光纤中传输75km后波形失真很小。     

超高速采样技术及其在远程超宽带雷达信号处理中的应用研究

为解决远程超宽带雷达信号直接采样问题,提出了1Gsps超高速实时采样设计方案,采用全新的数据降频设计思想实现1ns写入的并行存储器系统结构.在考虑改善因子对A-D动态范围要求时,论述了随机采样原理结合ps级时间轴展宽技术实现12位5Gsps等价采样系统的设计方法,对宽频带雷达信号处理、数字存储示波器、频谱分析仪等领域有重要应用价值,提出的原理实际应用于高速数字存储示波器系统设计中.     

一种时间交织ADC采样时间误差校正方法

提出了一种用于时间交织模数转换器(TIADC)通道间采样时间误差的校正算法。该算法是基于参考通道的后台校正算法。通过比较参考通道与带校准通道的输出差异提取出采样误差信息,并通过负反馈逻辑进行校准。该算法的校正模块硬件消耗低,可支持包括完全随机输入信号的多种类型输入信号。将该校正算法应用于一个4 GHz、8 bit四通道TIADC,后仿真结果表明,当输入信号接近奈奎斯特频率、存在其他非理想因素的条件下,该算法能将通道间采样时间误差相关的频谱尖峰抑制到35 dB。     

小波包分析在雷达信号处理中的应用

现代雷达技术的一个重要发展方向是超宽带、多功能、智能化。提高识别系统的智能化,是雷达目标识别领域的一个关键性问题。雷达所发射的信号向宽带和超宽带扩展。传统的傅里叶变换对非平稳信号几乎无法处理,小波包理论将频带进行多层次划分,并能根据被分析信号的特征自适应地选择相应频带,使之与信号频谱相匹配。