基于FRFT的LFM脉压雷达移频干扰辨识

针对复杂电磁环境下LFM脉压雷达移频干扰辨识的问题,提出了一种新的基于分数阶Fou—rier变换的干扰识别方法。该方法通过将分数阶Fourier变换与雷达接收机中的匹配滤波结果相结合,不仅可实现对接收信号的分数阶滤波,去除复杂电磁环境中的杂波噪声,进而提高脉冲压缩测距系统的准确度;并且将利用分数阶Fourier变换估计得到的目标速度信息与脉冲压缩所得距离信息相结合,可有效识别敌方干扰机发射的假目标欺骗干扰。仿真实验验证了方法的有效性。     

线性调频信号分数阶频谱特征分析

线性调频信号是一种典型的非平稳信号,广泛应用于雷达、声纳、通信等领域.分数阶Fourier变换是一种新兴的时频变换,由于其独特的性质,成为线性调频信号检测与参数估计的一种良好工具.尤其是,作为一种线性变换,分数阶Fourier变换在处理多分量线性调频信号时能够避免交叉项的干扰.但是,多分量线性调频信号在分数阶Fourier域也存在相互影响的问题.为了分析该问题,研究线性调频信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征是非常必要的.本文根据分数阶Fourier变换的定义以及分数阶Fourier变换与时频分布的关系,分析了线性调频信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征,以及线性调频信号的分数阶频谱分布与分数阶旋转角α的变化关系;根据离散分数阶Fourier变换的实现算法,讨论了线性调频信号在离散分数阶Fourier变换条件下的分数阶频谱的分布特征,以及线性调频信号在分数阶Fourier域的能量谱的近似表达式.最后,利用LFM信号的分数阶频谱的分布特征,分析了多分量LFM信号中的信号尖峰偏移问题,并给出信号尖峰发生偏移的条件.本文为定量分析分数阶Fourier域多分量线性调频信号之间的相互影响奠定了基础,为改善分数阶Fourier变换对多分量线性调频信号的处理能力提供了参考.     

一种基于分数阶Fourier变换的雷达运动目标检测算法

针对雷达回波为多分量LFM信号时,时频分析存在的交叉项干扰问题,提出了一种基于分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)的伪Wigner分布(PWD).该方法通过在参数平面按阈值进行峰值搜索确定变换域阶次,再在相应的分数阶Fourier域计算PWD,有效地抑制了交叉项的干扰,有利于更好地提取信号的时频信息.仿真实验证明了在强背景噪声下该算法的有效性.     

基于分数阶Fourier变换的并行组合扩频Chirp水声通信系统研究

Chirp信号具有较大的时宽带宽积,因此具有较强的抗多普勒扩展的能力,近年来在水下通信环境中得到广泛应用。但由于水声信道带宽非常有限,而Chirp信号又是一种宽带的信号,因此水下多载波Chirp系统中的的通信速率一般较低。利用Chirp信号在分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)的最佳分数阶变换域的冲激特性,结合并行组合扩频(Parallel Combinatory Spread Spectrum,PCSS)技术,本文提出了一个基于FrFT的并行组合扩频Chirp水声通信系统。该系统的特点是:一方面充分利用Chirp信号的性质,在保证可靠性的同时,省去均衡环节,大大简化通信系统接收端结构;另一方面,通过并行组合多载波的选择方式有效提升了系统的速率,提高了系统的频带利用率。通过在计算机仿真和实验室水池实验验证了该系统的性能。     

基于分数阶Fourier变换的宽带干扰识别方法

宽带压制性干扰是直接序列扩频系统面临的主要干扰威胁之一,对宽带干扰样式的识别与参数估计可为直扩通信双方采取有针对性的抗干扰措施提供有益参考。针对直扩系统常见的宽带干扰类型,通过提取5个特征参数值,提出了一种基于分数阶Fourier变换和分层决策分类算法的宽带干扰样式自动识别方法,并给出了仿真结果及其分析。仿真结果表明,该方法可以有效识别无干扰、窄带干扰、宽带噪声干扰、宽带梳状谱干扰和宽带线扫频干扰情况,具有识别率高、算法简单、信号采样时长短、稳定性和鲁棒性好等优点。     

基于分数阶Fourier变换的反辐射导弹检测技术

针对反辐射导弹的检测问题,主要是消除载机信号的干扰.本文研究了单频信号和线性调频信号的分数阶Fourier变换模函数的时移特性.研究表明,单频信号和线性调频信号的FRFT模函数具有不同的时移特性.分数阶Fourier变换是线性变换,不存在交叉项,采用分数阶Fourier变换搜索匹配动目标信号,使其能量汇聚.根据以上特点本文提出了一种基于观测信号以及其时延信号的分数阶Fourier变换模之差的反辐射导弹检测方法.此方法可以有效的消除载机信号的干扰,并且对背景噪声幅度有一定的抑制作用.仿真结果表明,在低信噪比下能有效的检测出反辐射导弹.     

基于FRFT域自适应滤波的脉冲压缩技术

雷达回波中往往存在严重的干扰,采用线性调频信号(linear frequency modulation,LFM)的脉冲压缩雷达系统中,直接对回波信号进行脉冲压缩往往得不到好的效果。文中利用线性调频信号在分数阶傅里叶变换(fractional fourier transform,FRFT)中的强能量聚集性的特点,在分数阶傅里叶域对混合回波进行自适应滤波,再将滤波后的信号变换回时域进行脉冲压缩处理。自适应滤波算法采用一种改进的变步长NLMS算法,相对于传统固定步长NLMS算法有较好的滤波结果。仿真结果表明,经过分数阶傅里叶域自适应滤波后的信号在脉冲压缩后的目标检测结果有了很大的改善,明显提高了脉冲压缩雷达的检测性能。     

基于FRFT的雷达微弱目标信号检测算法

针对低信噪比下雷达目标回波检测的问题,提出对回波预处理后接分数阶傅里叶变换的检测方法。预处理为AR滤波器抑制杂波并用小波去噪。由于低信噪比下分数阶傅里叶变换检测性能低,对回波做预处理提高回波信噪比。再运用分数阶Fourier变换对LFM信号的聚敛性质检测。仿真结果表明,文中提出算法检测性能优于直接进行分数阶傅里叶变换。     

基于FrFT域滤波的灵巧噪声干扰抑制方法

基于数字射频存储器(DRFM)的灵巧噪声干扰兼具压制式干扰效果和欺骗式干扰效果,难以被传统抗干扰方法有效抑制。针对这一问题,本文结合分数阶傅里叶变换(FrFT)与分数阶域滤波方法,提出了一种线性调频脉冲压缩雷达体制下的灵巧噪声干扰抑制方法。首先对接收信号进行分数阶傅里叶变换,随后根据发射信号在分数阶域的特征参数,设计分数阶域滤波器,对接收信号进行分数阶域滤波以滤除干扰,最后进行分数阶反变换还原目标信号。仿真结果表明,该方法能够对卷积噪声干扰与乘积噪声干扰两种典型的灵巧噪声干扰进行有效抑制,准确检测目标的位置。      

基于Zak变换和FRFT的风廓线雷达间歇杂波抑制

间歇杂波严重干扰了风廓线雷达大气湍流回波信号的识别和频谱估计。为了抑制该类杂波,提出了基于Zak变换和分数阶Fourier变换（FRFT）的杂波抑制方法,该方法利用Zak变换估计杂波调频率参数,然后根据杂波在分数阶Fourier域的能量聚集特性滤除杂波。与经典FFT信号处理方法相比,杂波抑制效果明显;与FRFT扫描法相比,将杂波检测二维搜索问题简化为一维搜索问题,简化了计算。并通过信杂比改善因子对该算法性能进行分析,杂波抑制后信杂比有较大提高。理论和计算机仿真证明了该方法的有效性。     

宽带Chirp雷达回波相干积累方法

宽带Chirp雷达经去线性调频处理后的回波特性表明,运动目标回波脉间频率变化率与脉内剩余调频斜率一致。利用分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)处理Chirp信号的能量集聚性,提出基于FrFT的运动目标宽带Chirp雷达多周期回波相干积累方法。仿真结果表明该方法能实现匀速运动目标宽带雷达多次回波相干积累,并对机动目标的脉间能量相干积累具有较好的适应性。     

分数阶Fourier变换对LFM信号的特征参数估计能力仿真评估

将分数阶傅里叶变换（FrFT）对线性调频（LFM）信号处理方法应用到雷达侦察信号分选与参数估计中,研究FrFT对LFM信号在低信噪比下的检测与参数估计能力。设定了雷达侦察信号背景,制定了仿真验证流程,考察了FrFT对LFM信号的调频率和中心频率的估计能力,对比了不同信噪比下的参数估计运算时间。仿真结果验证了该算法可以完成低信噪比条件下雷达侦察LFM信号特征参数的估计。     

基于双光学频梳的超宽带射频信号信道化合成技术研究（特邀）

随着现代通信系统的发展,宽带和高频微波射频信号在雷达,通信和信号处理等领域的应用越来越广泛。基于微波光子信道化技术,文中通过两个自由频谱范围不同的光学频梳,实现了超宽带射频信号的信道化合成。在信道化合成系统中,多个独立的窄带信号输入各个信道进行上变频,并在多外差探测中被重组成为一个具有连续频谱的宽带射频信号。在多外差探测中,干扰抑制技术的使用提高了合成射频信号可达到的最高频率。在实验中,合成了一个覆盖频率范围8.4~12.4 GHz,瞬时带宽为4 GHz的宽带射频信号。实验结果显示,干扰的抑制率达到了21 dB,表明干扰抑制技术的使用提高了输出信号的最高频率的同时有效地提高了频谱利用率。     

短基线收发分置频域协同波形设计方法

多节点收发分置系统通过波形在空时频能等多域进行协同工作,能够提供相比单雷达更多的抗干扰自由度.该文针对抗多主瓣干扰问题,提出一种基于两部短基线收发分置系统的频域协同波形设计方法.首先,利用基于MM原理的近端乘子法(MM-PMM)算法,优化设计具有局部良好自相关电平的窄带探测信号;接着,依据窄带探测信号脉间频率跳变特点,...     

宽带信号检测方法与性能分析

当雷达发射宽带信号时, 距离分辨单元可能比目标的尺寸小,导致目标在距离维扩展从而导致能量分散,常规的检测方法可能失效。基于此,文中分析了宽带信号的目标回波特性,提出了一种分段积累相关检测算法,并给出了时域和频域两种实现途径。通过仿真和实测数据分析,验证了时域和频域两种方法的同等优势,信噪比可以比常规处理高5 dB。最后基于工程实现的角度,分析了时域和频域两种方法的优缺点。     

一种数字宽带截获接收机的高效实现

针对高密度复杂信号环境下的雷达信号截获问题,研究并实现了一种数字宽带实时接收方法。该方法工作在超外差体制下,在宽带中频数字化信号后,利用多相滤波器进行高效信道化,并对各子信道参数测量,然后通过简单的检测和判决逻辑实现多路信号截获。在MATLAB和FPGA上,对500MHz宽带信号进行了8路信道化接收、参数测量、检测判决实现。仿真和硬件实现结果均表明,在一定的信噪比和信号频率间隔下,实现的接收机能够对多个同时到达信号进行实时侦察与测向。     

An Analysis of Interference Mitigation Capability of Low Duty-Cycle UWB Communications in the Presence of Wideband OFDM System

Low duty-cycle (LDC) algorithm is interference mitigation technique, which can reduce the average interference to the existing radio systems by lowering pulse repetition interval or pulse occupation time. In this paper, the coexistence environment between low data rate ultra wideband (UWB) communication system such as wireless sensor network and the existing wideband system using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) such as 4th generation mobile cellular system (4G), worldwide interoperability for microwave access (WiMAX), and field pickup unit (FPU) is considered. In order to analyze the interference mitigation capability of LDC algorithm with impulse based UWB (LDC-UWB) system, the frame error rate (FER) of wideband OFDM system is examined for two types of LDC-UWB system: the signal with random polarity such as binary pole signals and without random polarity such as mono pole signals. We present that LDC algorithm is an efficient interference mitigation technique for low data rate UWB communication via computer simulations regardless of definitions of transmitted energy of UWB communication system, and also that the signal with random polarity is suitable for LDC-UWB system to mitigate interference to the other radio systems. We further investigate the adequate duty-cycle of LDC-UWB system for each definition of transmitted power of UWB communication.     

硅基超材料太赫兹波电光调制器

该文基于超材料结构设计制造并表征了一款工作在0.34 THz频率下的太赫兹电光调制器。该调制器通过超材料结构加载电压,从而在超材料结构开口处获得强电场用以输运恒定激光照射下硅基产生的光生载流子。通过电压调制信号调制太赫兹波,实现了调制深度从9%增加到50%,其调制速度达到30 kHz。     

雷达脉冲编码理论方法及应用

该文提出了基于脉冲组合编码的雷达探测模式,建立了脉冲编码雷达的基本概念和理论模型。利用多脉冲组合及其时间、频率、相位参量的调制,实现脉冲信号在时间域、频率域、或者时频域结合的编码,为解决传统的脉冲及连续波雷达系统参数相互耦合约束、及其对雷达性能的限制问题,提供了基于多脉冲组合探测的新方法及理论基础。该文着重介绍了多脉冲组合探测的编码、目标信号恢复方法,以及结合研制的合成孔径雷达开展的编码方法、性能评估等实验研究。研究及实验表明,通过采用分频带脉冲编码方法,可使雷达信号采样率突破奈奎斯特采样定理限制,降低系统的实现难度,实验系统中实现了4.8 GHz采样率对5 GHz带宽信号的采样及无失真恢复,成像分辨率达到0.03×0.03 m;通过采用增加占空比的时域脉冲编码方法,实现了信噪比改善超过20 dB的大幅度提高;通过针对合成孔径雷达的成像特性进行2维编码,去除了信号模糊问题,实现了成像幅宽超过90 km等先进性能指标。理论及实验结果验证了脉冲编码方法在提高雷达核心性能方面的显著优势,为高性能雷达系统的实现建立了新的技术途径。      

基于频率调制的多载波Chirp信号雷达通信一体化研究

为了减少电子战平台的体积和电磁干扰,一种有效的途径就是实现雷达与通信的一体化。该文针对雷达通信一体化信号设计中存在的不兼容和互干扰问题,根据信号能量共享的原则,提出了基于频分准正交多载波Chirp信号的雷达通信一体化波形及其相应的系统实现方法。并采用宽带模糊函数对多载波一体化信号特性进行了详细分析,进一步研究了一体化信号的处理过程以及其系统性能。在均衡子载波准正交性和通信频谱效率下,通过理论分析和仿真结果表明在多载波频谱重叠率为20%的情况下,一体化信号能够满足雷达的常规探测,并且具有较低的误码特性。