MIMO雷达OFDM-LFM波形设计与实现

由于MIMO雷达发射相互正交的波形,因此正交波形设计是MIMO雷达实现的关键问题。针对MIMO雷达发射波形正交的特点,介绍了正交频分复用线性调频波形(OFDM-LFM)的设计原理。提出了一种正交频分线性调频波形产生的实现方案,该方案通过并行发射多路频分的线性调频信号形成OFDM-LFM波形。设计了一种由主控计算机、波形控制模块和数字中频合成模块构成的OFDM-LFM波形产生器。给出了基于AD9910数字斜坡调制方式产生单通道线性调频信号的方法和OSK功能产生多通道线性调频脉冲信号的方法,并对单通道线性调频信号线性度进行了分析。最后给出了其中两通道LFM信号频谱和一通道线性调频脉冲信号的时域波形的测试结果,验证了方案的正确性和可行性。     

数字相控阵雷达步进频合成宽带宽角扫描研究

数字相控阵雷达宽带宽角扫描存在波束指向偏差和孔径渡越问题,导致信噪比降低,脉压主瓣展宽,距离分辨率下降.频率步进信号在各脉冲周期内都是窄带信号,是常用的合成宽带信号,可以在获得距离高分辨率的同时降低对雷达瞬时带度的要求,从而降低了对雷达系统的要求.将步进频合成宽带技术应用到数字相控阵雷达,采用子脉冲移频移相方法可以消除波束指向偏差和孔径渡越影响,实现数字相控阵雷达宽带宽角扫描.并通过仿真计算,给出一些对工程实现有用的结论.     

频率步进信号的合成孔径雷达处理

合成孔径雷达借助综合孔径原理来提高方位分辨率,而距离分辨率的提高则需借助于脉冲压缩技术.频率步进波形是通过发射载频步进变化的子脉冲串来合成大带宽信号,从而获得高距离分辨率.若将频率步进波形应用于合成孔径雷达,则可获得距离和方位的二维高分辨率.本文首先分析了径向速度对频率步进雷达一维距离像的影响,然后建立频率步进信号照射下的合成孔径雷达回波模型,提出频率步进波形设计原则,给出频率步进合成孔径雷达的成像步骤.     

步进扫频宽带探地雷达信号处理

基于一种步进扫频的宽带探地雷达前端设计,有效地解决探地雷达探测深度和高分辨率的矛盾。该前端系统发射151个步进频脉冲,接收地下物体反射的回波信号,对回波信号进行混频和滤波,然后,选取不同脉冲数处理回波信号,实现了对地探测深度深和分辨率高的优点。用Matlab对步进扫频宽带探地雷达信号进行仿真,并由实验平台验证超宽带步进频在目标探测应用中的有效性。实验结果表明,步进扫频宽带探地雷达可以实现较大的浅地层探测深度和较高的分辨率。     

基于相参频谱合成技术的步进频信号处理

调频步进信号指的是采用线性调频信号取代简单脉冲,作为步进频信号子脉冲的信号形式。采用基于相参频谱合成技术的步进频信号处理方法,解决传统步进频信号处理方法距离模糊严重、易于产生伪峰的问题。理论分析和仿真结果表明,只要参数设计合理,该方法能够有效实现步进频信号的子脉冲合成,得到可靠的高分辨距离信息。     

一种孔径渡越时间补偿方法研究

在频谱合成法的基础上建立了线性相控阵雷达中调频步进频信号的处理模型,分析了孔径渡越时间对调频步进频信号带宽的限制,提出了基于移频原理的解决方法,并给出了相应的仿真结果.理论分析及仿真结果表明,在调频步进子脉冲信号带宽小于孔径渡越时间倒数的条件下,合成信号带宽仍受孔径渡越时间限制;利用移频的方法可以有效补偿孔径渡越时间的...     

一种调频步进频雷达高速目标成像的新算法

线性调频子脉冲步进频信号已经在雷达ISAR成像中获得了一定的应用。文中提出了线性调频步进频雷达在低信噪比条件下对高速目标ISAR成像的一种新方法。该方法首先对同频点脉冲应用Keystone变换校正距离走动并进行相参积累以获得高信噪比,从而在较高信噪比下精确估计目标平动速度并有效实施速度补偿,然后通过步进频处理合成距离维高分辨,从而提高了ISAR成像质量。通过理论分析与计算机仿真证明了文中方法的有效性。     

基于窗函数的Chirp-UWB信号研究

与目前普遍研究的超宽带通信系统中所使用的高斯脉冲波形不同,线性Chirp信号具有良好的自相关性和高处理增益,能够更好地抵抗窄带干扰和多普勒频移。由于目前研究的线性Chirp信号普遍采用的方波包络,经过匹配滤波之后输出的sinc波形中,部分能量泄露到旁瓣中去,从而影响判决的精确度。选取了四种窗函数,经过窗函数处理之后的线性调频信号能有效地降低旁瓣的幅度,从而提高信号传输的能量利用率。通过仿真发现这种经过加窗处理之后的线性Chirp信号和方波包络的线性Chirp信号相比,在高斯噪声信道下具有更好的抗噪声性能。     

具有窄带干扰抑制能力的新型修正非线性chirp超宽带脉冲研究

超宽带（UWB）信号极宽的带宽使超宽带系统不可避免地与其频带内已有的窄带系统产生干扰。本文针对超宽带系统提出了两种新型的具有窄带干扰（NBI）抑制能力的修正非线性chirp超宽带波形。这两种波形基于窄脉冲超宽带的通信方式设计,其能量可以在时间上均匀分布,从而避免了高峰值功率的问题。此外这两种设计方法对有用信号没有损失,只需要对波形进行时域处理即可改变相应的频域特性。仿真结果和理论分析显示,基于这两种超宽带波形的直接序列扩频二进制相移键控超宽带（DS-BPSK UWB）系统,在抑制窄带干扰方面极大优于采用传统线性chirp波形的超宽带系统。      

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。     

Doppler-tolerant signal waveforms

When Doppler distortions of radar signals can be neglected, correlation or matched-filter processing is relatively simple. In those applications where high resolution requirements and high target speeds combine, the distortions in the waveform lead to severe processing problems. One way around these difficulties is the so-called Doppler-invariant waveform, which stays matched to the filter in the presence of an arbitrarily large Doppler effect; however, in many situations this waveform cannot be used. This paper extends the idea of Doppler invariance to only parts of the waveform, the complex modulation function and the real envelope. We then obtain waveforms which simplify the Doppler search rather than eliminate it entirely, and hence are referred to as Doppler-tolerant. The addition of a constant-carrier term to the Doppler-invariant signal leads to the signal of which only the modulation function is Doppler-invariant. It permits independent measurement of range and range rate at the expense of having to search for the Doppler shift of the carrier. For applications of the principle to the envelope of a signal, the type of signal which is of particular interest is the pulse train. It is shown that a Doppler-tolerant pulse train can be designed such that it can be processed by a delay line with fixed taps even if the pulse spacing is significantly changed by the Doppler effect. This approach is useful for both coherent and incoherent pulse trains.     

Ambiguity function of interpulse Costas FH radar signal

A new radar waveform utilizing Costas sequences and interpulse Frequency Hopping (FH) technique is developed, which is a good high range resolution radar signal. The interpulse Costas FH coherent pulse train is introduced and the system block diagram using the interpulse Costas FH waveform is given. In the paper, ambiguity function is employed to study interpulse Costas FH radar. The mathematical expression of the ambiguity function for this waveform is derived. The advantages of the waveform are interpreted by computer simulation.     

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。     

基于变PRT步进频信号对运动目标同时测距和测速的方法研究

摘要:高分辨雷达信号及其相应的信号处理方法的研究,对于多目标分辨以及目标高分辨成像与识别都有着重要意义,步进频率雷达信号作为一种重要的高分辨雷达信号,已经得到了广泛的应用。本文介绍了一种变脉冲重复周期（PRT）步进频信号,同时分析了该信号具有消除回波信号中由目标运动带来的二次相位项的特点,并通过发射正负跳频的两帧变脉冲重复周期（PRT）步进频信号,提出了一种对运动目标同时进行测距和测速的方法。对于步进频信号在多目标环境下的应用,针对现有方法的不足,研究了一种利用变脉冲重复周期（PRT）的步进频信号,对各目标的距离和速度同时测量的方法。通过对在两帧信号得到的两幅距离像中各目标的位置关系发生变化和不发生变化的两种情况的分析,给出了本文提出的方法的适用条件。通过恰当的选择步进频信号参数,可以通过本文提出的方法同时测出各目标的距离和速度信息。最后通过计算机仿真结果表明,本文提出的方法正确,并且有效可行。      

340 GHz稀疏MIMO阵列实时3-D成像系统

介绍了一种基于稀疏MIMO(Multiple Input and Multiple Output)阵列的340 GHz三维成像系统.系统采用水平放置的4发16收稀疏MIMO阵列配合垂直维的聚束扫描实现方位维的高分辨成像,每个发射通道的波形为16GHz带宽的线性调频连续波信号,通过脉冲压缩实现距离维的高分辨.测试结果表明,在4 m的探测距离(光程)上,成像系统方位向、垂直向和距离向的分辨率分别达到14 mm、10 mm和12 mm,通过对人体隐藏枪支的三维成像实验验证了系统对人体携带危险品的探测能力.     

参差脉冲技术在电离层探测雷达中的应用研究

由于脉间相位编码脉冲串的脉冲间隔是均匀的,在单站雷达体制下不可避免地存在探测盲区。这些盲区均匀地分布在探测距离门上,将影响探测效果。文中提出了一种组间参差重复周期脉间二相编码脉冲串,它解决了均匀脉间相位编码脉冲串的盲区问题,同时具有均匀脉间相位编码脉冲串的所有优点。并且该波形在高频段具有较好的射频干扰抑制效果,特别适用于电离层探测雷达等设备。     

基于脉冲串编码的MIMO雷达距离旁瓣抑制方法

MIMO雷达波形设计通常需要联合考虑空域时域特性,然而,在单脉冲发射波形设计中,在保证期望空域特性的情况下,往往存在时域旁瓣较高的问题。针对这个问题,该文提出一种基于脉冲串编码的时域旁瓣抑制方法。该方法采用空域发射方向图设计与时域波形设计分离的方式,通过对脉冲串的各子脉冲初相编码进行优化,可以在保证空域发射方向图不变的情况下,进一步抑制时域旁瓣。仿真结果表明,该方法可以有效地降低各多普勒通道的距离旁瓣。     

一种改进的高分辨雷达随机脉冲串检测方法

由于高分辨雷达的分辨率远小于目标尺寸，使得目标呈多散射中心，回波能量沿时间分布，从而降低了峰值幅度，增加了目标检测难度。因此文中基于一维距离像提出了一种新的高分辨雷达检测方法，该检测方法将一维距离像看作随机脉冲串，利用一维像强散射点的位置信息和幅度信息联合进行检测，自适应地估计目标一维距离像长度，提高了高分辨雷达检测性能。     

高重频频率步进雷达抑制折叠杂波方法

针对频率步进雷达体制中高莺频导致的杂波折叠现象,本文提出了一种有效的折叠杂波抑制方法.首先在接收机前端控制中频带通滤波器的通带范围以抑制距离处理间隔之外的折叠杂波,并设计发射脉冲包络以利于更好地削弱该折叠杂波回波;然后通过波形参数设计及高分辨处理以进一步抑制距离处理间隔内的折叠杂波.该方法不需要改变基本的频率步进波形,也不会增加频率步进雷达信号处理的复杂度,具有简单易行的优点.此外,本文还通过比较表明高重频频率步进雷达比PD雷达在折叠杂波抑制方面具有更好的性能.仿真实验验证了所提方法的有效性.