0.67 THz高分辨力成像雷达

为达到厘米甚至亚厘米级的成像分辨力,从电子学角度出发,设计并构建了0.67 THz线性调频连续波(FMCW)成像实验平台。平台通过将Ka波段带宽1.2 GHz、功率2 W的线性调频信号24倍频,获得0.66 THz~0.688 8 THz的发射信号,功率约为1.2 mW,接收端的回波经过谐波混频完成去斜(Dechirp)形成2.4 GHz中频信号,二次变频后经高速采样送入信号处理机箱完成成像。雷达发射信号带宽为28.8 GHz,经系统非线性校正处理后,成像分辨力达到1.3 cm,验证了太赫兹雷达的高分辨成像能力。     

一种新型无人机高分SAR 信号非均匀混合采样技术

无人机高分辨合成孔径雷达(SAR)系统具有较大的信号频率带宽,根据奈奎斯特采样定律,雷达接收机需要超高速采样的ADC芯片。由于超高速采样率的ADC芯片的采样量化位数较低、功耗较高、成本昂贵,直接采用超高速采样ADC芯片对无人机高分辨率SAR回波信号进行采样接收不是最优方法。文中提出一种新型的非均匀混合采样技术用于对无人机高分辨率SAR回波信号进行采样接收,通过优化无人机SAR系统的信号收发时序,利用325 Msps采样率的ADC芯片即可对频率带宽为2 GHz的雷达回波信号进行采样接收,保证雷达回波的相位扰动与旁瓣电平满足应用需求。仿真实验表明:2 GHz带宽的Ku-SAR系统的回波信号能被采样率为325 Msps的ADC芯片完好采样接收,成像分辨率优于0. 2 m,旁瓣电平控制在-13 dB以下。     

正交相干检波的Bessel内插法及其CPLD实现

正交相干检波是雷达、声纳和通信等系统中为数字信号处理提供高质量的正交信号的关键技术之一。本文研究直接对中频信号采样，并利用Bessel内插将一路中频数字信号分解成两路正交数字信号，从而实现数字正交相干检波处理，同时给出了CPLD实现方案，具有一定的工程参考价值。     

宽带信号全数字去斜与脉压方法研究

针对上一代逆合成孔径雷达中1 GHz带宽成像通道的不足,如成像距离短、相位非线性误差提取困难、目标相位信息丢失等.文中采用新一代宽带数字接收机模块,采用全数字方案,上行通道在1.8 GHz的中频上直接产生1 GHz带宽信号,下行通道在1.8 GHz的中频上直接对1 GHz带宽信号进行ADC采样,并实时完成随后的信号处理直至得到一维像.实验表明:在1.8 GHz的中频上,对带宽1 GHz、脉冲宽度400 μs信号,该方法可以实时完成±5km的一维像处理,而其硬件规模只是一个6U标准的CPCI模块.     

机场天气雷达双通道数字中频处理系统的实现

机场天气雷达要求能够从复杂的天气环境中识别不同的天气状况以保障航空飞行安全,其接收机大动态以及抗噪性能设计对雷达至关重要。在分析模数转换器（ADC）对雷达中频接收机动态范围制约的基础上,根据中频带通采样和数字下变频的原理,实现了基于现场可编程门阵列的双通道ADC采样数字中频处理系统,并给出了系统的设计原理、方法以及测试结果。通过对双通道ADC采样的数字中频处理系统的实现,能够很好地提高天气雷达接收机的动态范围,并应用于机场多普勒天气雷达数字中频接收机。     

数字中频正交采样及其FPGA实现

高性能信号处理技术通常可能需要直接对中频信号进行采样来得到正交两路信号。文中采用Bessel插值法将一路中频数字信号分解成两路正交数字信号,从而实现了数字正交相干检波处理,同时重点给出了选用FPGA实现这一过程的详细解决方案。     

基于稀疏阵列天线的FMCW雷达测距系统设计

针对FMCW雷达的优势和特点,基于BGT24MTR11收发芯片,采用线性调频连续波的方式,设计并实现了一款工作于24 GHz的雷达测距系统。首先设计了一款基于遗传算法优化的低副瓣稀疏阵列天线,该阵列天线作为雷达测距系统的收发天线,该天线具有窄波束和极低副瓣电平的特点,使得系统的抗干扰能力得以提升。再采用硬件电路生成三角波调制信号,用于驱动压控振荡器实现线性连续调频波。然后利用微带线实现了输入输出匹配网络和输出功率合成网络的设计。最后利用示波器完成中频信号处理。测试结果表明,系统在1 m～10 m范围内的误差小于0.1 m,并且在40 cm～130 cm范围内的误差小于5 cm。该系统性能稳定、成本较低,可为24 GHz雷达测距系统提供设计参考。     

调频连续波SAR实时成像算法研究

调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave, FMCW)体制与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)的结合,推动了小型化、低功耗、低成本、高分辨率成像雷达的快速发展。该文建立了FMCW SAR的信号模型,统一了FMCW SAR频域算法的理论表达;结合运动补偿处理,以减小系统计算量为出发点,提出了一种简化的实时成像流程,并在理论上对简化过程引入的相位误差做出细致的理论与量化分析。仿真实验验证了该文所提简化流程的适用性。     

一种超宽带光电混合结构A/D转换器

现代宽带数字接收机对高性能模数转换器(ADC)的需求逐渐增大,而电子学ADC因载流子迁移速率限制无法实现超宽带直接数字采样。基于光子技术超宽带、超高速的特性,文章提出了一种光电混合结构的ADC技术。通过采用基于超短光脉冲的光学采样代替基于电子学半导体技术的采样/保持(S/H)电路来大幅提高采样带宽。采用时分复用及多通道电学ADC量化技术实现信号数字编码。最后通过数字域均衡与线性化处理提高系统性能,实现了对频率大于24 GHz的微波信号的直接采样,采样信噪比大于40 dB,为超宽带微波信号高精度直接数字化提供了有效途径。     

FMCW测距雷达数字信号处理器设计仿真

提出了一种调频连续波(FMCW)测距雷达信号处理器的数字实现方案，它将快速傅立叶变换(FFT)和现场可编程门阵列(FPGA)技术相结合，可实现FMCW雷达低成本、高精度的测距功能。仿真和测试结果表明该方案可用单芯片完成数字信号处理器的硬件设计，可在一些小型。FMCW测距雷达上应用。     

调频连续波SAR的研究进展

调频连续波合成孔径雷达(SAR)是一种新体制的高分辨率成像雷达,具有体积小,重量轻,耗电少,造价低,分辨率高等优点,非常适合小型化SAR的应用。文中建立了更易于实现的调频连续波SAR回波信号模型,给出了基本的成像处理流程;综述了国内外调频连续波SAR的最新进展,讨论了可能的应用背景,分析了进一步发展面临的主要技术问题。分析表明,调频连续波SAR具有广阔的应用前景。     

FMCW SAR运动补偿处理技术研究

调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)技术与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术的结合,促进了小型化、低成本、低功耗、高分辨率成像传感器的发展.本文建立了非理想情况下FMCW SAR的回波信号模型,分析了FMCW SAR运动补偿处理同脉冲体制SAR的区别;提出了完整的三维误差补偿流程,并分别论证了前向运动误差及沿视线方向(Line of Sight,LOS)方向运动补偿处理方法;文中最后采用FMCW SAR实测数据对所提处理流程进行了验证.     

LFMCW SAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达（LFMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系。在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。     

LFMCWSAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达(LFMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系.在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性.     

一种FMCW SAR运动目标检测方法研究

动目标检测是合成孔径雷达(SAR)领域中十分活跃的研究热点,无论在军事上还是在民用中都具有非常重要的作用.然而,目前动目标检测技术都是针对脉冲体制SAR的.随着FMCW SAR的迅速发展,FMCW SAR动目标检测技术也将成为研究热点.针对FMCW SAR的特点,文中推导了FMCW SAR的信号处理过程,研究了利用相位中心偏置天线技术实现FMCW SAR系统的动目标检测,仿真结果表明此方法切实可行.     

基于频率变标的调频连续波SAR成像算法

给出了一种改进的频率变标算法,该算法适用于处理距离解线调后的调频连续波SAR数据。对调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了信号的特征,揭示了平台的连续运动在距离向产生了一个多普勒频移的特性,应用频率变标技术,在频域完成补偿。实测数据处理结果表明,该算法能得到较好的成像结果。     

时频分析在毫米波防撞雷达信号处理中的应用

论述了调频连续波雷达系统的组成原理，完成了毫米波雷达信号处理机采集系统的硬件设计和算法研究，并在此基础上提出了一种基于时频分析技术的概率统计法，用该法对实际的35GHz FMCW汽车防撞毫米波雷达系统的中频信号进行了分析。研究结果表明，采用本文的方法只需采术一次就可以有效解决实验雷达系统中频信号频谱的随机抖动，减少对目标的误判，是一种具有应用前景的新方法。     

数字合成孔径雷达接收机设计

为了解决模拟合成孔径雷达接收机带来的幅相不平衡等诸多问题,设计了一种基于高速A/D转换和FPGA高速信号处理的数字合成孔径雷达中频接收机.该设计结构简单、信号带宽大、镜频抑制比高.对多相滤波正交解调算法进行了改进,给出了数字中频接收机的工作原理和系统结构框图,设计了基于Virtex-4 FPGA的信号处理模块.仿真验证结果表明该设计完全符合系统设计参数的要求,可以应用于高分辨率合成孔径雷达.     

MIMO雷达近场成像校准与互耦合补偿方法

毫米波频段的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）因拥有良好的方位向分辨率而受到广泛关注,同时在发射端和接收端采用多根天线多输入多输出（Multiple?Input Multiple?Output, MIMO）的方式可以极大提高信道容量。然而MIMO?SAR图像重建计算较为复杂,且多个通道间幅相不一致和相互耦合容易导致图像出现伪影,严重影响成图质量。基于此,本文对引入非均匀快速傅里叶变换（Nonuniform Fast Fourier Transform, NUFFT）简化的距离迁移算法（Range Migration Algorithm, RMA）成像算法进行了研究;在分析扫描架运动抖动对相位影响的基础上,探究了通过照射金属反射面的MIMO阵列校准方法,实现了192个通道的同时校准;并搭建了毫米波SAR系统实验平台,对伪影消除、成像分辨率等开展了验证实验。实验结果实现了图像重构,成像分辨率达到了2 mm,完成200 mm×200 mm孔径扫描时间缩短至120 s。