非扫描半导体激光雷达成像制导技术研究

重点介绍了非扫描调频连续波半导体激光成像雷达的基本原理.分析了非扫描调频连续波半导体激光成像雷达的调制方法、系统性能以及在制导技术中的优势和局限性.根据国内外就半导体激光雷达方面的研究状况,预言了其将成为精确制导技术的重要研究方向.     

半导体桥生成等离子体温度的测量

应用原子发射光谱双谱线测温法原理,采用高速数字存贮示波器对半导体桥生成的等离子体温度以及桥上电压、电流变化进行了实时瞬态测量,获得了等离子体温度以及半导体桥上消耗的能量随时间变化的曲线,在半导体桥两端施加21 V电压的条件下,对6.8、15、47、68、100 μF五种不同容量的钽电容对半导体桥的作用时间、消耗能量以及生成等离子体温度的影响进行了研究,结果表明: 半导体桥生成等离子体最高温度与电容呈线性关系,其最高温度由6.8 μF时的2242 K升高到100 μF时的3324 K.     

连续波线性调频引信中多普勒频率抑制研究

简述了连续波线性调频引信的基本工作原理,然后以锯齿波为基础,分析了该体制引信信号的频率-时间曲线,推导了多普勒频率与测距误差的关系式,指出多普勒频率对连续波线性调频引信测距精度的严重影响。在此基础上,提出一种消除多普勒频率的方法,对改进后引信各关键环节的输出信号进行分析,从理论上解决了多普勒效应对线性调频引信测距的不良影响。     

压电陶瓷用于半导体桥点火的研究

根据多层压电陶瓷产生电量的理论计算和分析,制作了压电陶瓷堆,利用压电陶瓷在爆炸冲击作用下产生的能量对半导体桥火工品进行了点火试验,并研究了压电陶瓷层数、爆轰激励源大小对点火的影响。结果表明:压电陶瓷片层数越多,其输出电压越高,输出能量越大;施加的爆炸冲击波压力越大,其输出的电压越高,能量也越高。因此,压电陶瓷用于半导体桥点火是可行的。     

基于DDS的S波段扫频源设计

介绍一种S频段PLL+DDS扫频源的实现方法和关键技术。通过粗调PLL和细调DDS来实现小步进、低杂散、低相噪频率输出。通过实际测量,验证了该扫频源在保证良好的杂散和相位噪声性能的同时,可以产生连续波信号、线性调频信号和频率捷变信号。     

主动防护系统探测雷达的高速多目标配对

提出了一种基于目标补偿的主动防护系统探测雷达高速多目标配对方法。通过采用点频连续波与负斜率线性调频连续波的组合作为雷达发射信号,由点频差拍信号获得高速目标的多普勒频率,构造补偿信号,对负斜率线性调频信号的差拍信号进行补偿,对于同一速度的高速目标补偿后得到目标距离。仿真结果验证了该方法的有效性。     

半导体桥起爆黑索今研究

测试了电容放电条件下用高电压激发时半导体桥的爆发特性,结果表明在高电压的情况下半导体桥爆发时也会产生两个电压峰,并经历了升温、熔化、汽化、等离子体形成等4个阶段,半导体桥爆发时的后期放电持续时间也较长。此比外,研究了充电电压和压药压力对半导体桥起爆黑索今的影响,结果表明在一定的条件下可以用半导体桥起爆黑索今。     

HIGH POWER 1.55

1.55μm半导体激光器有很多突出的优点, 但普通的双异质结激光器功率小, 且对温度很敏感。本文将大光腔结构形式引入1.55μm GaInAsP/ InP半导体激光器中，用液相外延技术研制成功了脉冲峰值功率超过2W的1.55μm GaInAsP/ InP 半导体激光器。普通双异质结构激光器特征温度T     

一种新的线性调频脉冲信号参数估计算法

在采用传统Wigner-Ville-Hough变换(WVHT)进行线性调频脉冲信号检测和参数估计的过程中,当观测数据具有多个线性调频脉冲周期时,在估计参数真值处的输出信噪比不能因为观察时间的增加而变好,反而会在时频变换图中出现多个峰值,影响信号参数的估计性能。为此,研究了一种基于周期WVHT（PWVHT）的线性调频脉冲信号参数估计方法,给出通用信号的PWVHT公式并推导了线性调频脉冲信号的PWVHT公式,分析PWVHT输出信号的信噪比与观测时间和样本信号信噪比的关系,采用MATLAB对PWVHT进行线性调频脉冲信号参数估计的误差进行了仿真。仿真结果表明：在对多线性调频脉冲分量信号进行参数估计时,PWVHT的性能更优。在采用传统Wigner-Ville-Hough变换(WVHT)进行线性调频脉冲信号检测和参数估计的过程中,当观测数据具有多个线性调频脉冲周期时,在估计参数真值处的输出信噪比不能因为观察时间的增加而变好,反而会在时频变换图中出现多个峰值,影响信号参数的估计性能。为此,研究了一种基于周期WVHT（PWVHT）的线性调频脉冲信号参数估计方法,给出通用信号的PWVHT公式并推导了线性调频脉冲信号的PWVHT公式,分析PWVHT输出信号的信噪比与观测时间和样本信号信噪比的关系,采用MATLAB对PWVHT进行线性调频脉冲信号参数估计的误差进行了仿真。仿真结果表明：在对多线性调频脉冲分量信号进行参数估计时,PWVHT的性能更优。     

基于周期FRFT的对称三角LFMCW信号检测算法

对称三角线性调频连续波信号（STLFMCW）是一种常用的线性调频连续波信号,具有低截获概率性质。针对这一性质,提出了一种周期分数阶傅里叶变换（PFRFT）对对称三角线性调频连续波信号的检测算法;分析了对称三角线性调频连续波信号的PFRFT及其性质,并对无先验知识条件下的STLFMCW信号检测技术进行研究,给出了基于PFRFT的STLFMCW信号检测流程并进行性能分析仿真;仿真结果表明：该算法对STLFMCW信号有良好的检测性能,相比于FRFT,PFRFT更适合对STLFMCW信号进行处理。     

基于短时傅里叶变换与相关解调的参数估计算法

针对傅里叶变换无法估计对称三角线性调频连续波信号的调制周期,短时傅里叶变换参数估计精度低的问题,提出了基于最佳频率分辨率窗宽的高斯窗短时傅里叶变换与改进的相关解调相结合的参数估计算法。该算法首先使用基于瞬时频率的窗宽倍增搜索算法获取最佳频率分辨率窗宽,其次使用高斯窗短时傅里叶变换求得对称三角线性调频连续波信号的中心频率和调制带宽,再使用改进的相关解调求出信号的调频斜率,进而求出信号的调制周期。仿真结果表明:本文算法不但提高了短时傅里叶变换对于对称三角线性调频连续波信号中心频率,调制带宽和调制周期的估计精度,而且具备良好的实时性。     

半导体激光器驱动源功率器件的建模与仿真

模拟电路、数字电路及数模混合电路中小信号电路的仿真技术现已趋于成熟,而大功率电路的仿真技术尚需完善。当大功率器件处于工作状态时,功率器件会发热。小信号电路的仿真技术尚不能模拟大功率电路的工作状态。半导体激光器驱动源功率执行级为大功率电路,建立能描述其功率器件工作状态的PSPICE仿真软件模型是亟待解决的问题之一。依据功率器件的结构、工作原理及其功耗等建立了包含热模型的金属—氧化物—半导体场效应晶体管(MOSFET)模型,使用此模型对半导体激光器驱动源进行了计算机仿真优化研究。通过实际系统验证了该模型的正确性。该模型也适用于其它大功率电路的计算机仿真。     

高功率1.55μm半导体激光器

1 .55μm半导体激光器有很多突出的优点 ,但普通的双异质结激光器功率小 ,且对温度很敏感。本文将大光腔结构形式引入 1.55μmGaInAsP/InP半导体激光器中 ,用液相外延技术研制成功了脉冲峰值功率超过 2W的 1.55μmGaInAsP/InP半导体激光器。普通双异质结构激光器特征温度T0 为 50～ 70K[1] ;而本文研制的大光腔结构为 10 0～ 140K。激光器的寿命超过 10 0 0h     

一种对称三角线性调频连续波雷达的校正算法

FFT变换的分辨率和栅栏效应会对系统测速、测距精度造成影响,实际应用中需要对线性调频连续波(LFMCW)雷达回波处理结果进行频域校正。分析了对称三角线性调频连续波雷达二维FFT测距、测速以及去耦合原理,提出了一种频域校正方法,该方法对雷达回波信号进行二维信号处理并对信号处理结果分别进行校正,消除了多普勒频移不敏感目标的距离速度耦合现象和FFT变换栅栏效应对系统测量精度的影响,从而提高测距、测速精度。仿真和试验结果证明了算法的有效性。     

以铝钨为金属层的半导体桥等离子气体电子密度检测

为了更好地理解半导体桥的放电性能，我们用微波谐振探测技术对半导体的等离子气体电子密度进行了检测。这一方法简便易用，而且在真空中（≤10^-5Torr)测量半导体桥所产生的随时间变化的等离子气体密度时是非常灵敏的。这一与时间相关的技术方法是建立在对冷等离子气体介电常数测量的基础之上的。SCB所产生的等离子气体会导致探头的谐振频率产生一个偏移。在这个应用中，由于屏蔽效应、细小的桥区域以及未知的复合离子因素，使得使用本方法要比用Langmuir探测法效果好得多。我们的实验结果表明，随着输入能量的增加，SCB所产生的等离子气体的电子密度也趋于增加，但钨金属层半导体桥所产生的等离子气体中的电子密度，在输入能量很高时基本上恒定不变。     

基于DDS+倍频的宽带LFMCW 雷达信号产生设计

针对常规LFMCW信号产生方式存在的不足,提出一种DDS+倍频的宽带LFMCW雷达信号产生方案。在分析直接数字频率合成信号产生和线性调频连续波雷达基本原理的基础上,给出宽带LFMCW信号产生设计流程图,进行了硬件实现,并对其相关功能和指标进行测试。测试结果表明:该方案实用性强,灵活性高,硬件实现难度小。设计的硬件平台输出信号具有调频速度快、频率分辨率高、杂散水平相对较低、带内稳定平坦的特点,可以满足雷达系统距离高分辨的要求。     

提高雷达速度分辨率的线性调频Z变换方法

基于FFT分析技术的连续波测速雷达在靶场得到广泛应用,FFT对多普勒频移的物理分辨率取决于所分析的信号长度,针对FFT对于雷达速度分辨率存在的局限性,提出了线性调频Z变换方法,在单位圆上计算CZT,计算时的输入点数和输出点数可以不相等,在不增加信号长度条件下可"细化"频谱,仿真实验表明,CZT对雷达速度的分辨率优于FFT,将该算法应用于测速雷达可以提高多目标分辨能力。     

LFMCW激光雷达门限检测技术

与脉冲激光雷达不同,线性调频连续波(LFMCW)激光雷达目标的距离与速度信息主要包含于回波的频率之中。目标距离与速度信息提取算法是建立在对目标频域信息成功检测的基础上的,若目标的频域信息未能准确检测,将直接影响后续信号处理。中频信号中的噪声经过傅立叶变换后,在频域中具有一定的统计特性,所以需要根据噪声在频域中的统计特性来确定频域门限检测的方法。文章主要讨论噪声情况下的频域门限检测方法。     

连续波在战车主动防护系统中的应用分析

以战车主动防护系统为背景,针对双频连续波、相位编码连续波和线性调频连续波3种连续波信号形式,单独使用都无法满足战车主动防护系统中目标距离近、速度快、回波信号功率低的特殊要求,提出了一种点频加负斜率调频连续波的组合信号形式。仿真结果表明,此种组合信号形式可以正确解出高速目标情况下的目标信息.     

线性调频连续波激光雷达信号处理研究

线性调频连续波(LFMCW)激光雷达具有无距离盲区、高距离分辨率、结构简单等优点,特别适合用于高精度和近距离目标探测的场合,在激光制导以及激光引信领域都具有广泛的应用前景。以美国NP Photonics公司生产的连续可调谐光纤激光器作为光源,并通过实验测量了其必要的调制参数;大量使用了光纤器件,简化光路的结构,提高外差探测效率。在此基础上,设计搭建了全光纤的LFMCW激光测距测速演示实验系统,并使用图形化编程语言LabVIEW进行信号处理和分析。实验系统具有同时测量运动目标速度和距离的能力,测速灵敏度高,速度分辨率高于0.01 m/s.验证了实验系统的可行性,为LFMCW激光雷达系统的进一步设计打下了基础。