谱修正旁瓣抑制技术的研究与应用

小时宽带宽积脉冲压缩信号经加权后,主副比仍不能满足实际雷达工作需求。采用谱修正技术对线性调频信号和非线性调频信号进行旁瓣抑制,并与直接匹配滤波和频域加权的方法进行对比。仿真结果显示,该方法能够使脉冲压缩的主旁瓣比提高,且主瓣展宽和信噪比损失较小。实测数据表明该方法可有效应用于工程实践。     

基于NLFM的超低旁瓣脉冲压缩方法研究

在新型的天气雷达中,由于地面杂波反射强度能达到30~55dB,为了测量雨水强度,要求旁瓣电平小于60dB。相对于线性调频信号通过幅度加权得到低旁瓣输出,非线性调频信号(NLFM)无需加权就可以得到很低的主副瓣比,因此没有加权引起的信噪比损失和主瓣展宽等问题。但是对非线性调频信号直接匹配滤波只能获得-40dB左右的主副瓣比,无法满足天气雷达实际应用的需要,因此文中提出一种基于非线性调频信号的改进设计方法,仿真结果表明,该方法可以有效降低旁瓣电平,获得-73dB的主副瓣比,但也会引入一定的信噪比(SNR)损失。     

小时间带宽积线性调频信号的脉冲压缩研究

脉冲压缩技术已非常成熟,并广泛应用到雷达系统中, 文中不作全面阐述,仅对小时宽带宽积线性调频信号的脉压旁瓣抑制性能进行研究。在综合考虑脉压旁瓣、信噪比损失、主瓣宽度以及多普勒敏感性等因素基础上,用遗传算法对脉压旁瓣抑制性能进行优化,实现超低脉压旁瓣和低信噪比损失。仿真与实验结果表明,优化后的脉压旁瓣具有超低旁瓣特性,完全满足信号处理的要求。     

单脉冲脉内互补低距离旁瓣雷达波形设计

雷达脉冲压缩的距离旁瓣较高将会导致遮蔽效应的产生,已有的低旁瓣波形设计都是基于全脉冲相关进行处理。本文利用波形组合的方法进行波形设计,基于单脉冲脉内分段脉压信号处理方式和互补码自相关求和零旁瓣特征相结合,利用频域正交设计,将两个或多个互补序列调制至不同频点以子脉冲的形式分段合并为恒模单脉冲雷达波形。仿真试验表明,本文设计的单脉冲脉内互补低旁瓣波形脉压后的峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平较低,分段脉压结合互补码零旁瓣特征的信号处理方式虽然会导致0.89 dB左右的信号处理增益损失和主瓣展宽,但却能够突破部分相位编码信号的峰值旁瓣电平下限。强弱目标场景仿真表明,与线性调频信号相比,本文提出的雷达波形不会导致强目标的副瓣对弱目标的遮掩。恒虚警检测仿真表明,在剔除强目标峰值后,本文所提波形对弱目标的检测概率要优于传统的线性调频信号。     

雷达频域脉压处理中特殊旁瓣的抑制

现代雷达系统的线性调频、非线性调频和相位编码信号是应用最为广泛的几种脉冲压缩信号,当回波信号出现在某特定时刻时,采用传统频域方法来进行脉冲压缩处理会使脉冲压缩输出有一个较大的特殊旁瓣,此旁瓣将影响雷达信号检测。文中主要以线性调频信号为例分析了产生这种特殊旁瓣的原因,提出了两种抑制方法,并已应用于实际雷达系统中。     

影响线性调频脉冲压缩效果的因素分析

分析了雷达信号处理中线性调频脉冲压缩的时频特征,根据雷达信号处理机对线性调频脉冲压缩频域处理机制,从信号处理机分段处理回波数据、失配等方面,详细讨论了影响线性调频脉冲压缩效果的因素。为检测雷达脉冲压缩效果,给出了脉冲压缩效果评价指标:脉压比、多普勒容限和距离旁瓣抑制能力。针对脉冲压缩性能指标,提出了对其进行静态测试的方法。     

基于网络综合法脉冲压缩信号的旁瓣抑制

脉冲压缩信号在雷达系统中有着广泛应用,而一直以来旁瓣抑制问题也备受关注。通常,时宽带宽积(BT)较大的线性调频信号可通过单一加窗实现较低旁瓣,但对于其它脉冲压缩信号效果甚微,文中提出的基于网络综合的旁瓣抑制的频域设计方法则适用于各种脉冲压缩信号。线性调频和二相编码混合信号兼备线性调频和相位编码信号的特点,因此文中以此信号为例进行了仿真,分析表明采用网络综合法进行旁瓣抑制,旁瓣效果理想且对多普勒频移不敏感。     

线性伸缩波形的雷达距离模糊特性及旁瓣抑制

该文提出了任意信号的时域线性伸缩表达式,给出了一类新的雷达波形,并对这类波形的压缩形式(匹配滤波输出)在时域进行旁瓣抑制数字滤波。仿真结果表明,这类波形的距离模糊函数的峰值旁瓣电平可达-18~-20 dB,而4dB主瓣宽度仅为相同参数的线性调频(LFM)压缩信号主瓣宽度的54%~70%;对这类波形的匹配滤波输出用该文改进的数字旁瓣抑制滤波器滤波后,其峰值旁瓣电平可低达-50dB,且主瓣宽度仅为单位采样符号长度。     

基于GASA算法和调频函数的NLFM波形设计

与线性调频信号相比,非线性调频信号无需加权就可以获得很低的距离旁瓣,而且没有信噪比损失,在脉压雷达中得到广泛的应用。一般地,设计非线性调频信号都采用基于相位逗留原理的窗函数法,但是设计的波形有很高的距离旁瓣。在分析了窗函数法设计非线性调频信号的基础上,根据一种新的调频函数数学模型,提出了一种用GASA算法来产生非线性调频信号的新方法,并给出了仿真实例,仿真验证了该算法的有效性。通过该方法获得了脉压后低副瓣的非线性调频信号,可以提高脉冲压缩性能。     

基于脉冲压缩的高频超声信号实时增强系统

高频超声成像具有高分辨率的优点,但其衰减速度过快导致探测深度过浅。编码脉冲压缩可以解决高频超声纵向分辨率和探测深度的矛盾。利用FPGA设计了一个线性调频脉冲的发射和实时压缩系统,通过发射大时宽-带宽积的线性调频脉冲来保证信号的能量,从而提高探测深度,在接收端通过脉冲压缩获得窄脉冲保证分辨率。实验表明,中心频率为10 MHz和50 MHz的高频超声回波信号,经过脉冲压缩以后的分辨率分别为0.3 mm和41 μm,旁瓣水平分别为48 dB和37 dB,信噪比分别提高15 dB和10 dB。     

非线性调频脉压系统工程实现研究

线性调频信号的脉压系统的应用已在提高雷达的性能方面展现了显著的优势,而其需加权抑制距离旁瓣引起主副瓣比降低造成信噪比损失,非线性调频（NLFM）信号因固有的距离旁瓣较低而无需加权处理,避免了失配损失而倍受关注,本文阐述了NLFM信号的产生和脉压的基本原理,结合雷达系统的要求,在分析比较了几种波形产生和脉压原理及实现方法的基础上,基于DDS技术和专用DSP芯片,设计了数字化的NLFM信号的波形产生及脉压处理系统,测量分析结果与模拟仿真基本吻合,可满足系统要求。     

基于特征分解功率谱估计的距离成像算法

线性调频(LFM)信号是高分辨率雷达的主要信号形式之一,通过分析LFM雷达信号实现距离高分辨率成像的原理,针对杂波和噪声对雷达回波信号的影响,提出了利用基于特征分解功率谱估计的方法进行频率估计,从而实现LFM雷达信号的距离成像的算法。仿真结果表明,该方法对低信噪比情况下的目标距离一维成像是有效的。     

利用脉间跳频和信号增强技术实现低信噪比下雷达距离超分辨

针对大时带积(TB)线性/非线性调频(LFM/NLFM)脉压信号,本文研究了低信噪比(SNR)下获得雷达距离维超分辨性能的技术和方法。首先提出了一种有效的信号增强算法,并通过脉间跳频的设计获得了不同目标回波非相关性,进而提出了一系列进一步降低超分辨处理的SNR门限的有效方法。计算机模拟表明:同样条件下本文方法较直接频域处理使超分辨估计所需的SNR门限改善了10dB以上,较好地解决了低SNR环境下雷达距离域的多目标超分辨问题。     

低信噪比下缓变线性调频信号的图像流法检测

研究了低信噪比下缓变线性调频信号(LFM)的检测。信号的频率缓慢变化，微弱且淹没在强的白噪声之中，信噪比在-10dB以下。利用LFM信号在wigner—hough变换(WHT)平面上聚集成一尖峰值点的性质和其峰值点在多帧WHT平面缓慢连续运动的特征，提出了WHT与图像流法相结合检测缓变线性调频信号的新方法。计算机仿真证明了其有效性。     

一种数字脉压旁瓣抑制滤波器设计方法

本文使用迭代加权最小二乘法设计脉冲压缩滤波器,适用于二相码和多相码,LFM和NLFM等各种信号。由于重新定义了目标函数和约束条件,本文方法较之常用的频域加窗法性能有很大提高。多普勒频移fd=0时,在保持4dB主瓣展宽系数为1,且压缩比较低、滤波器抽头数有限条件下,峰值旁瓣电平低于-40dB。     

LFM信号参数估计的牛顿迭代方法初始值研究

 本文研究了LFM信号参数估计的牛顿迭代方法的初始值问题,用计算量较小的DPT算法得到LFM信号中心频率和调频系数的估计值,以此作为牛顿迭代的初始值.性能分析表明,在DPT算法信噪比门限以上时,用本算法得到的中心频率和调频系数的估计值在牛顿迭代所需收敛域范围之内,保证牛顿迭代的收敛性.仿真结果表明,在信噪比门限以上时,用本文提出的方法所得参数估计的均方根误差达到克拉美-罗限.本算法计算量小,有利于LFM信号参数估计的准实时处理.     

天线副瓣对雷达探测的影响研究

雷达天线均有副瓣,而且覆盖主瓣以外的所有区域。为了分析天线副瓣辐射对雷达探测的影响,建立了副瓣辐射、副瓣接收模型,给出了副瓣损耗因子、杂波增强因子与天线主瓣零点宽度、平均副瓣电平的关系公式。理论分析和计算表明,天线副瓣对雷达最大探测距离有一定的影响,对副瓣自卫距离有较大的影响,对杂波的影响很小。当天线副瓣较低时（平均副瓣电平优于-30 dB）,副瓣损耗因子对最大探测距离的影响可忽略不计;当天线副瓣较高时（平均副瓣电平-27～-20 dB）,副瓣损耗因子对最大探测距离的影响应予考虑。     

利用分数阶Fourier变换抑制高频地波雷达中线性调频干扰

高频地波雷达( HFGWR)受到严重的射频干扰影响。单频射频干扰在接收信号中体现为高强度的线性调频信号,从而污染所有距离元。为抑制射频干扰,通过分析其频率特征,使用分数阶傅里叶变换( FRFT)将原始信号转换到分数阶傅里叶域,对射频干扰对应的谱峰置零,达到抑制干扰的目的。该方法的优点在于抑制射频干扰的同时无损干扰位置处的回波信号,无需重构信号。实测数据分析表明：FRFT不仅能有效抑制射频干扰,信噪比提高可达10 dB以上,而且其计算复杂度较小,满足雷达实时工作要求。