基于随机采样法的光生混沌雷达信号周期性减弱研究

激光器产生混沌信号时,由于腔长原因使产生的信号具有周期性,若将该信号应用于雷达系统,易被识别与攻破。针对上述问题,文中提出采用随机采样法对原始混沌序列进行不等间隔随机采样,讨论分析了采样前后混沌的自相关和功率谱性能,结果显示采样后混沌信号自相关及功率谱的周期性均明显减弱并逐步消除。搭建基于光生混沌的调频雷达信号模型,理论推导分析了信号的频谱和模糊函数。结果表明,混沌自相关的旁瓣较原始混沌序列明显降低,功率谱也更加平坦,可获得sinc函数频谱和图钉状的模糊函数,该信号可以应用于雷达探测系统。     

一种低旁瓣混沌雷达波形设计方法

传统的线性调频雷达波形,其自相关函数旁瓣较高,虽然可以经过切趾滤波处理降低旁瓣,但有一定程度的信噪比损失。针对这一问题,本文提出利用初始值优化过后的Lorenz系统的变量进行混沌调频,不但可以得到更好的自相关特性,而且没有信噪比损失,同时保持了混沌信号的类随机特性和较强的抗干扰性能(ECCM)。仿真结果表明,在没有加窗处理的情况下,可得到具有-39.53dB峰值旁瓣的Lorenz混沌调频雷达信号,比切趾滤波后的线性调频波旁瓣更低,是理想的雷达信号。     

混沌二相码的性能分析

混沌二相码由于其抗干扰能力和低截获性能,适宜作为雷达信号。Logistic序列是常见的用于产生二相码的混沌序列,其自相关函数旁瓣较低,但是带内功率谱波动较大、互相关函数峰值较高。针对这一问题,选取混沌特性较好的四种混沌序列产生二相码,从多个方面进行分析比较。仿真结果表明,利用Chebyshev映射得到的混沌调相信号在保持自相关函数旁瓣较低的条件下,可以获得更平坦的带内功率谱和更好的互相关性能。     

多符号OFDM雷达通信一体化波形优化设计方法

雷达通信一体化有利于提高设备硬件资源利用率和频谱利用率,改善频谱拥挤现象,成为近年来研究的热点.针对直接信息调制一体化信号旁瓣较高、扩频信息调制一体化信号带宽较大的缺点,提出了一种加权预处理一体化波形优化方法.分析了多符号正交频分复用雷达通信一体化信号的模糊函数及其相关函数对模糊函数的影响,利用鲸鱼优化算法选择加权系数来改善原始序列的自相关和互相关特性,进而优化模糊函数的峰值旁瓣比性能.仿真结果表明,所提的一体化波形设计方法带宽更小,同时峰值旁瓣比性能进一步得到优化,通信速率和误比特率性能满足通信需求,具有较好的雷达通信一体化性能.     

随机调频信号旁瓣抑制及成像

随机信号的旁瓣抑制问题是研究中的一个难点,通过简单有效的方法来降低随机信号的旁瓣具有较强的现实意义。该文构造出随机调频信号的连续时间模型。从理论上分析了高斯分布以及均匀分布情况下,随机调频信号的均方根带宽及点扩散函数。并采用波数域算法对该信号模型在合成孔径雷达中的应用进行了成像研究。仿真结果验证了对信号模型研究的正确性,结果表明:随机调频信号可以获得比线性调频情况下更低的峰值旁瓣比,应用在合成孔径雷达中具有较好的成像效果。     

混沌调频雷达成像仿真

混沌调频信号类似随机信号,具有较强的抗干扰性能(ECCM)。为了提高成像雷达的抗干扰性能,该文把混沌调频信号用于成像雷达系统,使用n-Way Bernoulli映射产生混沌序列,用该混沌序列进行频率调制得到的信号具有良好的自相关特性,不但可以获得高分辨率雷达图像,还使雷达波形难于辨识。该文分析了信号模型,对点目标进行了仿真,分析了脉冲压缩波形的旁瓣特性。结果表明,混沌调频信号用于成像雷达系统可获得比较理想的点目标图像,在成像雷达系统中有良好的应用前景。     

正交混沌二相编码OFDM雷达信号

针对距离欺骗干扰对雷达探测性能的影响,在波形设计中应尽量满足雷达发射信号的正交特性,即雷达发射波形具有更低的互相关和自相关旁瓣。采用具有良好自相关特性的混沌二相编码正交频分复用(OFDM)雷达信号,提出一种基于混沌粒子群算法的正交混沌二相编码OFDM雷达信号。以自相关和互相关联合最优作为适应值函数,利用混沌粒子群算法优化设计正交编码脉冲串信号。仿真实验结果证明,基于混沌粒子群优化的正交混沌二相编码OFDM雷达信号自相关旁瓣和互相关的最大值为–22.33 dB,具有良好的相关特性,对抗距离欺骗干扰有一定效果。     

混沌相位频率调制OFDM雷达信号研究

雷达波形设计逐渐成为现代雷达领域研究的热点,本文首先提出一种OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)混沌随机相位编码信号,并在此基础上用混沌序列对子载波进行频率调制,得到一种OFDM随机相位随机频率编码雷达信号形式,分析该信号的模糊函数、自相关特性以及子载波数对自相关性能的影响。同时,对该混沌编码信号存在的问题进行分析,并研究降低PMEPR(Peak to Mean Envelope Power Ratio,包络峰均比)的方法。仿真结果表明:基于混沌序列的OFDM相位频率组合调制信号具有更优的模糊函数和自相关旁瓣,混沌序列的复杂性和随机性使得信号具有更强的低截获特性。      

混沌多时编码调相雷达波形设计

单一调制的雷达信号的波形简单、变化少,使得雷达信号更容易被截获,抗干扰性能也较差。针对这一问题,设计了一种混沌多时编码与相位调制相结合的波形产生方法。首先根据线性调频信号的参数并按照多时编码规则产生一系列相位,每个相位状态持续时间不同;再对相位用混沌序列进行编码,使每个子脉冲具有不同的相位状态。仿真结果表明,两种混沌多时编码调相雷达信号的自相关旁瓣峰值最大值分别达到-27.92dB和-27.60dB,相比于只加入混沌编码调相的信号或多时编码信号,其相关性得到了极大提升。结果表明,混沌多时编码调相信号既继承了相位调制信号的优点,优化了功率谱,使其变得更平坦,同时又具有良好的抗噪声干扰性能和正交性...     

MIMO雷达正交频分非线性调频波形设计

正交波形是多输入多输出雷达应用最广泛的波形,评价波形正交性好坏的重要指标是波形的自相关和互相关性能。针对正交频分线性调频信号的自相关存在主副比低且加窗抑制旁瓣会带来主瓣展宽和失配损失的问题,本文提出了正交频分非线性调频信号的模型和设计方法。仿真分析证明了该种波形比正交线性调频信号具有更好的相关性能。     

基于双组合窗函数的非线性调频信号谱修正滤波器设计

在非线性调频信号的波形设计和谱修正滤波的理论基础上,提出了采用组合窗函数设计出非线性调频信号的波形和谱修正滤波器,该方法可以通过改变组合窗系数来调整不同窗函数对信号脉冲压缩性能的影响。仿真结果表明,在一定条件下采用组合窗函数后,主副瓣比可提高1．8～8．3dB,而主瓣展宽和主瓣损失较小。     

OFDM雷达通信共享信号距离旁瓣抑制研究

在采用自适应调制技术的正交频分复用（OFDM）雷达通信一体化系统中,共享信号通常具有非矩形且变化的功率谱,这导致传统旁瓣抑制方法出现主旁瓣比降低及信噪比损失增加等问题。针对该情况,提出了一种新的OFDM共享信号距离旁瓣抑制方法,根据发射信号功率谱自适应设计幅度加权函数,将旁瓣抑制问题转化为优化问题求解。仿真结果表明,该方法在发射信号频谱变化甚至断续的情况下,都能有效抑制OFDM共享信号的距离旁瓣,且具有远小于常规方法的信噪比损失。      

基于动态优化的非线性调频信号设计

由于非线性调频信号(NLFM)无需加权就可获得很高的主副瓣比,没有加权失配所引起的信噪比损失,在雷达系统中,得到广泛的应用.本文采用改进的动态优化法对某雷达大时宽、小压缩比、高多普勒频率非线性调频信号进行优化设计.获得高的主副瓣比、小的主瓣展宽系数和宽的多普勒容限,改善了脉压的性能.     

一种高性能的新型组合窗加权方法

已有研究多采用经典窗加权和频谱修正进行旁瓣抑制处理。本文主要针对LFM信号,提出了一种对不同窗函数进行组合优化,以综合考虑脉压主副比、主瓣展宽及信噪比损失等多项技术指标的新型组合窗加权方法,并在不同信号带宽、时宽及采样率条件下,进行了较为系统的仿真研究,其结果可有效应用于不同雷达系统,完全能够满足实际应用的要求。     

脉间Costas跳频脉内多载波混沌相位编码雷达信号设计与分析

该文在步进频信号的基础上,把基于混沌调制的多载波相位编码(Multi-Carrier Phase Coded, MCPC)信号作为子脉冲,用Costas跳频代替频率的线性步进,设计出脉间Costas跳频脉内多载波混沌相位编码(Inter-Pulse Costas frequency hopping and intra-pulse Multi-Carrier Chaotic Phase Coded, IPC-MCCPC)雷达信号,并对其模糊函数及自相关性能进行了研究。仿真分析表明,该文设计的信号继承了步进频信号用较小的瞬时带宽合成较大的工作带宽的优点,同时有效克服了步进频信号存在的距离-速度耦合的缺点。脉内多载波特性使得这种信号在保持总带宽和步进频信号相等的条件下减少跳频阶数,从而提高信号处理的数据率;混沌调相的引入使得这种信号具有更强的保密性;脉间频率的随机跳变使其模糊函数具有更低的周期性旁瓣。这种信号众多的参数、灵活的结构及较大的调制复杂度,增加了侦察接收机匹配和识别的难度,从而提高雷达的反截获性能。     

任意频谱结构的连续混沌调频雷达波形设计

 连续混沌调频雷达的发射信号采用连续混沌信号实现信号调频,其性能逼近噪声调频信号,避免了离散调频设计中存在的前提限制(如:脉冲持续时间长、频率跳变等).基于混沌动力学理论,提出了连续混沌调频雷达的波形设计方法.该方法根据连续混沌调频信号的动力学模型,设定时间尺度变换函数,调制处于正弦振荡的Colpitts电路频率,可实现任意频谱结构的目标波形输出.该文结合设计实例给出了具体的设计步骤,并分析了设计性能,仿真结果表明该方法是有效可行的.     

联合BSS和FRFT的雷达抗主瓣干扰新方法

有源压制干扰从雷达天线的主瓣进入雷达内部,干扰信号很强时,将严重影响雷达的检测性能。传统的旁瓣消隐、旁瓣相消以及低副瓣天线等技术难以奏效。文中分析了盲源分离技术应用雷达主瓣抗干扰时盲源分离的信号存在幅度、相位的不确定性,提出了一种联合盲源分离和分数阶傅里叶变换的雷达抗主瓣干扰的新方法。并给出新方法与传统脉冲压缩方法主瓣干扰抑制的仿真结果,仿真结果表明了在强噪声压制干扰环境中,新方法具有良好的抗主瓣干扰的性能。     

一种基于OFDM-chirp的雷达通信一体化波形设计与处理方法

雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。有学者提出利用正交频分复用(OFDM)信号的奇偶载波分别调制雷达与通信功能来实现一体化。但OFDM通信系统一般采用循环前缀(CP)来避免多径效应带来的载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI),这会降低能量利用率,并会形成虚假目标,影响雷达性能;此外,传统的OFDM一体化信号对多普勒比较敏感,微小的多普勒频偏也会带来正交性能的严重下降。该文在此基础上提出了一种新的波形设计和处理方法。该方法利用空白保护间隔替代循环前缀,可以在对抗多径效应的同时避免出现由于循环前缀引入的虚假目标,有效防止载波间干扰和符号间干扰。在信号处理方法上,该文提出利用雷达发射信号的先验信息进行信道估计与补偿多普勒频偏的方法。与传统方法相比,该文方法降低了系统在导频与训练序列等资源上的开销,提升了能量利用率和频谱效率,并且改善了峰值旁瓣比(PSLR)、积分旁瓣比(ISLR)和通信误码率(BER)等指标。仿真实验验证了该文方法的有效性。      

一种新型FMCW雷达射频对消方法

随着平台一体化及雷达系统微型化的发展,调频连续波(FMCW)雷达发射至接收的信号泄漏更为严重,信号泄漏已成为制约FMCW雷达系统性能的关键因素。为解决这一问题,提出了一种新型的射频对消方法以提高FMCW雷达的收发隔离度,利用FMCW雷达泄漏信号与回波信号在频域可分离特点,采用数字锁相环技术产生主动对消矢量信号,在给定FMCW雷达泄漏信号初值的条件下仿真分析对消比与相位误差、幅度误差的关系,建立了特定条件下的具有自适应功能的射频对消方案,并设计了验证电路以验证方案的可行性。验证结果表明该方法在1 GHz带宽内实现了优于25 dB 的对消比,且该对消电路具有低功耗、结构简单等优势。     

Detailed Theoretical and Experimental Characterization of 10 Gb/s Clock Recovery Using a Q-Switched Self-Pulsating Laser

A detailed characterization of the clock recovery properties of a self-pulsating, three-section distributed feedback laser is presented by directly comparing simulation and experimental results for the dependence of the RMS timing jitter of the recovered clock signal on important properties of the input signal. These properties include the duty cycle, peak power, extinction ratio, state-of-polarization, optical signal-to-noise ratio (OSNR), and waveform distortion due to residual group velocity dispersion and polarization mode dispersion. The permissible range for each of these is identified in terms of the RMS timing jitter of the recovered clock signal being less than 2 ps. In particular, the self-pulsating laser is effective for input signals degraded by amplified spontaneous emission noise as it provides this level of jitter performance for input OSNRs larger than 8.8 dB (0.1 nm noise bandwidth).