SO-CFAR在场面监视雷达中应用的研究

采用固态发射机的场面监视雷达发射线性调频信号,在接收时通过匹配滤波压缩信号提高距离分辨力,受压缩信号副瓣影响,虚警概率将会提高。采用OS-CFAR检测,能较好的减小压缩信号副瓣对恒虚警检测的影响,在保证检测概率的同时降低虚警概率,得到更好的场面视频图像。     

超低旁瓣脉冲压缩系统的设计和实现

由于探测目标的特性,脉冲压缩在气象雷达中应用需要解决两个方面的问题,一是脉冲压缩的高旁瓣,二是大运算量.本文针对线形调频信号,结合超低旁瓣算法,通过设计TS201的并行处理平台,实现了超低旁瓣的脉冲压缩.文中对系统结构和并行算法作了详细分析,最后给出的实验结果表明该系统能够实现超低旁瓣的效果.     

用高速DSP在频域上实现LFM信号的实时脉冲压缩

时宽带宽(TB)积较小的线性调频(LFM)信号的脉冲压缩可用A100等器件构成的横向滤波器实现;对于TB积较大的LFM信号,在时域上对其进行脉冲压缩所需的计算量和硬件量太大。本文介绍用TMS320C6201DSP在频域上实现大TB积LFM信号的实时脉冲压缩,内容包括海明加权、循环卷积、长数据分段迭加、软件流程图和硬件框图。实验结果表明,当雷达重复周期为300Hz时,对TB积为320的LFM信号进行脉冲压缩后最大副瓣电平为-42.3分贝。     

一种小型高效水声发射机的设计与实现

针对便携式水声通信设备小体积和高效率的要求,设计并实现了一种水声信号发射机;分析了系统发射功率要求,采用AD公司新款采用PDM调制的D类音频功放SSM2305,能够实现可调的输出功率;根据换能器和音频功放的阻抗特性,对调谐匹配及脉冲变压器的选型进行了分析,采用串联调谐和脉冲变压器进行匹配滤波;该水声发射机的发射信号采用2FSK调制并进行了水池实验,测得SSM2305最高工作频率可达30kHz,发射机系统电声转换效率为27%,表明该发射机可以应用于便携式水声通信设备。     

基于无载频脉冲式超宽带雷达的生命信号检测分析与实现

首先分析了无载频脉冲式超宽带雷达检测生命信号的检测原理,论证了基于频谱搜索检测生命信号的方法;然后介绍了一款新颖的无栽频脉冲式超宽带生命信号检测雷达系统.该雷达发射机结构简单,能产生Vp-p+为2～10 V、脉冲宽度为300～500 ps、脉冲重复频率大于10 MHz的超短脉冲.接收机利用PNP和NPN微波三极管的互补特性,产生一对平衡对称的超短门脉冲控制二极管桥的导通与截止,实现对天线接收到的信号进行采样,从而完成等效采样接收.依据人体呼吸信号的频谱特性,搜索包含具有最大功率谱的生命信号的快时间点、提取位于快时间点和不同慢时间点的雷达信号得到生命信号.实验证明,该雷达系统能实时实现人体生命信号非接触式检测.     

线性调频信号数字脉冲压缩的优化设计

在雷达探测系统优化问题的研究中,线性调频(LFM)信号广泛应用于雷达探测系统,数字脉冲压缩是数字雷达接收机中的关键技术,脉压精度直接影响整个系统的性能.为了提高脉冲压缩的精度,提出了数字脉冲压缩的优化设计方案,首先研究了频域匹配滤波器对脉压输出序列中目标位置和弃置区的影响,然后实现了基于FPGA的高性能单精度浮点脉压处理器.仿真结果表明,频域匹配滤波器的设计至关重要,浮点脉压处理器实时性好,通用性强,信号精度高.改进方案可以灵活设置参数,具有很好的工程适应性.     

线性调频信号的一种新的频域脉压处理方法

线性调频波形由于多普勒性能突出，一直是一种在雷达中具有广泛应用的脉冲压缩波形，但是线性调频的距离旁瓣不够理想，强目标的旁瓣过高就有可能淹没弱目标的主瓣。该文根据线性调频信号的频谱结构，采用频域数字处理技术，提出了一种新的基于理想压缩脉冲的频域滤波器（SSF）设计方法，导出了可实现低的压缩脉冲距离旁瓣的条件。与其它方法相比，线性凋频信号由该文方法压缩后主副瓣比得到很大的提高，并且主瓣不会展宽，因此不影响距离分辨力。通过数学公式推导和计算机仿真表明，所提出的方法是正确的和可行的，而且步骤简单，运算量小，易于实现。     

基于NOFRF的脉冲式雷达快速故障诊断方法

脉冲式雷达在传统测试中需要通过大量的性能参数测试,来判断雷达是否处于正常状态,测试过程步骤复杂且耗时长.为克服脉冲式雷达传统测试中存在的缺点,提出了一种新型的采用非线性输出频域响应函数(Nonlinear Output Frequency Response Function,NOFRF)模型的快速故障诊断方法.首先利用脉冲式雷达的发射机在发射射频信号时会通过收发开关将一小部分射频信号送入接收机的特点,将雷达予调脉冲信号和雷达接收机检波器的视频脉冲信号分别看作雷达系统的输入激励和输出响应,因此可将整个雷达系统看作是一个具有输入输出端口的黑匣子,便于根据NOFRF模型对其进行建模.其次采用NOFRF的快速自适应辨识算法对雷达的各阶NOFRF核进行辨识,然后以各阶NOFRF核的功率积累量作为故障特征量,对雷达的健康状态进行快速识别.通过某型武器系统脉冲式雷达机的故障诊断验证,证明所提方法的有效性.     

基于欠采样技术的小型化雷达发射机测试仪

针对某型空管二次雷达发射机外场测试中,对测试设备小型化与低成本的要求,文中首先基于软件无线电技术与带通欠采样理论,提出了一种采用低速数字示波卡对特定脉宽调制信号的功率、频率与脉冲包络指标进行快速、低成本测量的方法;然后根据该方法,采用虚拟仪器的思路基于PXI平台构建了小型化的发射机测试仪原型系统;最终在实验室环境下通过对原型系统测量数据的采集和分析验证了方法和设计的有效性.     

超宽带高速通信系统射频发射机的设计与实现

介绍一种利用负阻器件产生超宽带多脉冲信号的射频发射机。该射频发射机可以产生宽度为5ns、重复周期为100MHz、峰一峰值电压可达3.2V 的高斯包络正余弦信号,并可通过加置功率放大器来满足特殊场合下的通信需求,功放增益达到20dB。分析讨论了电路原理与设计方法,实际测量结果显示,该发射机产生的脉冲信号具有良好的波形,是一种适合于超宽带通信系统的射频发射机。     

Improved target detection with ultra wideband radars using efficient coded waveforms

Performance evaluation of ultra wideband (UWB) radar in terms of target detection, resolution, recognition, and clutter and interference rejection depends on the structure of the radar waveform. The chirp waveform, which is commonly used in radar applications, has high time sidelobes in the level of ??20 dB. Another limitation is the excessive range-Doppler cross coupling, which occurs, when the Doppler shifted signal is correlated with the original signal, and this gives a different time of arrival. In this paper, a wideband chirp-Gaussian waveform with phase coding is proposed to overcome these drawbacks. A mathematical formulation for the proposed waveform is introduced. Plots of the power spectral density, delay-Doppler Ambiguity Function (AF), and autocorrelation function are presented. These plots reveal that the chirp-Gaussian waveform reduces the sidelobe level to ??55 dB, and its AF has the property of low-level sidelobes resembling the “thumbtack” AF, the ideal ambiguity function for high resolution radar.     

Fast algorithms for sparse frequency waveform design with sidelobe constraint

Sparse frequency waveform (SFW) is widely used in wideband systems (for instance, radar and communication systems) to suppress the narrowband interferences or avoid the reserved frequency bands. However, it suffers high autocorrelation sidelobes due to the discontinuous spectrum. In this paper, we aim at designing waveforms with low autocorrelation sidelobes and arbitrary frequency stopbands. After formulating this design as an unconstrained minimization problem, two algorithms based on the majorization–minimization method and a gradient-based algorithm are derived to deal with this problem. The proposed algorithms can be easily implemented by the fast Fourier transform (FFT) operations and thus are computationally efficient for long waveform design with good sidelobe and stopband suppression. In addition, they can handle both the design problem of low sidelobe waveform and the design problem of sparse frequency waveform with low sidelobes. Numerical experiments show that the proposed algorithms can provide better performance than the existing ones on the running time.     

基于自适应扩展卡尔曼滤波与神经网络的HPA预失真算法

针对强记忆功放的非线性问题,提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波与神经网络的高功放(High power amplifier, HPA)预失真算法.采用实数固定延时神经网络(Real-valued focused time-delay neural network, RVFTDNN)对间接学习结构预失真系统中的预失真器和逆估计器进行建模,扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter, EKF)算法训练神经网络,从理论上指出Levenberg-Marquardt(LM)算法是EKF算法的特殊情况,并用李亚普诺夫稳定性理论分析EKF算法的稳定收敛条件,推导出测量误差矩阵的自适应迭代公式.结果表明:自适应EKF算法的训练误差和泛化误差均比LM算法更低,预失真后的邻道功率比(Adjacent channel power ratio, ACPR)比LM算法改善了2dB.     

One‐bit in‐phase observation for direct learning‐based digital predistortion with modified frequency‐domain delay estimation and alignment

This article proposes a novel digital predistortion (DPD) implementation method for RF power amplifiers. The new approach adopts only one 1‐bit comparator in the feedback path to observe the in‐phase (I) or the quadrature (Q) component of the error signal between the input and the output signals. To this end, the theoretical derivation of the in‐phase observation based on direct learning architecture (DLA) DPD is first given in this article, by combining the existing 1‐bit method and the low‐cost in‐phase observation. To facilitate the delay estimation and alignment, a modified iterative frequency‐domain delay estimation is presented, which only acquires either I or Q components of the output signal to achieve satisfied delay estimation. Experimental results show that the proposed DPD method decreased the normalized mean square error (NMSE) and the adjacent channel power ratio (ACPR) to less than ?42 and ?51 dB, respectively, which indicates that the proposed DPD system can achieve comparable performance as the existing DPD identification techniques with lower implementation complexity.     

基于混沌的调频调相的多输入多输出雷达正交波形设计

针对混沌序列单一调频或调相波形存在波形复杂度低,限制了混沌信号可预测的概率、雷达的截获概率和抗干扰性能的问题,提出了基于混沌序列将频率和相位联合调制用于波形设计的方法。首先,对雷达信号进行混沌频率编码,即将一个脉冲分成一系列子脉冲,对不同子脉冲进行不同的频率调制。同时,在每个频率编码子脉冲内对波形的每个周期使用随机产生的初始相位。仿真结果表明,联合调频调相混沌雷达信号的自相关旁瓣峰值最大值达到-24.71 dB,相比调频混沌信号或调相混沌信号,其相关性性能有所提高。实验结果表明,联合调频调相混沌雷达波形结合调相和调频的优点,既具有调相信号的功率谱平坦的特性,又具有调频信号抗噪声干扰特性,为非常理想的探测信号。     

欠采样方法在预失真线性化技术中的应用

针对经功放输出后反馈回的信号频谱带宽较宽,对采样率要求较高的问题,提出一种基于欠采样方法的预失真线性化技术,使系统最低能以两倍输入信号带宽的采样率采样反馈信号,但却不影响对功放非线性参数的识别,且能达到与过采样方式相同的线性化性能,降低了数字基带预失真系统设计和实现的难度。仿真结果表明该方法是可行的,且能达到满意的线性化效果,该结论在工程实际应用中具有重要意义。     

基于ADS的脉冲压缩雷达系统仿真与性能分析

在高级设计系统ADS仿真平台上,开发了一套具有良好通用性和灵活性的脉冲压缩雷达系统模型库,为今后开发大规模雷达系统模型库和进行复杂雷达系统仿真打下了基础;在此工作基础上,以巴克码脉冲压缩信号为例,建立了相应的雷达系统模型,并结合系统性能分析的需求,在该系统仿真设计过程中引入蒙特.卡罗模型,较全面地得到了系统基本性能指标值;由这些指标值可以看出,该巴克码脉冲压缩雷达系统性能良好;仿真结果与理论值和真实系统值相符,从而正确地完成了系统的方案论证和性能评估。     

基于OFDM的雷达通信一体化共波形设计

为了减小通信信息对一体化波形模糊函数的影响,以连续波信号为基础,提出了一种基于扩频的多OFDM符号调制的雷达通信一体化信号模型,并分别从波形以及雷达模糊函数的角度对其进行分析。通过对通信信息预扩频后采用OFDM调制的方法,可显著改善一体化信号的模糊函数性能,降低距离维旁瓣。理论分析表明,一体化信号的距离旁瓣由所用伪随机编码序列的自相关、互相关特性及调制的通信信息共同决定,为波形的性能改进提供了指导方向。仿真结果表明扩频因子、子载波数目、数据长度的不同取值对雷达通信一体化信号的距离维模糊函数的旁瓣的影响,为优化一体化信号的性能提供依据。设计的雷达通信一体化信号模型可有效改善对通信信息和多普勒频移的敏感性,满足雷达探测波形要求。     

压缩感知框架下宽带功放预失真模型

射频功放的非线性特性是一个重要的研究方向,针对预失真系统采样率过高的问题,提出一种新的宽带功放预失真模型,即在反馈回路采用基于正弦调频(SFM)信号的调制宽带解调(MWC)对信号进行采样,再用变步长广义自适应匹配追踪(VS-GSAMP)算法对信号进行重构,降低反馈回路采样速率,提升线性化效果。实验结果表明,在提高信号重构精度的同时,NSME(normalized mean squared error)显示较MP、GMP模型提升了2~3 d B,ACPR(adjacent channel power radio)约改善了21 d B,该方法能够使系统在较低的采样率下获得良好的线性性能。