基于凸优化的MIMO雷达的优化滤波器组设计

在正交波形MIMO雷达信号处理中,发射信号分离是其中的一个重要环节,一般可以通过匹配滤波器组来实现,而匹配滤波器组对信号分离是基于发射信号满足理想正交条件的,实际中由于很难得到理想的正交波形集,因此将会造成信号分离能力下降或分离不彻底,为此,提出一种优化滤波器组设计方法,以最小化滤波输出峰值旁瓣电平为目标函数,采用凸优化方法进行全局优化设计,计算机仿真表明,该方法所设计的优化滤波器组可以显著提高非理想正交波形MIMO雷达的信号分离能力。     

小孔径超视距目标探测中的OFD-NLFM发射波形设计

针对小孔径超视距目标探测时阵列孔径减小空域滤波性能下降的问题,提出了一种正交频分非线性调频（OFD-NLFM）的发射波形设计方法。首先以正切调频函数为频率函数对发射信号进行建模,详细说明了影响脉压性能的正切函数时间副瓣电平控制因子的选择方法,重点提出一种基于凸优化的脉压信号峰值旁瓣抑制算法,建立了脉压输出噪声功率最小的优化模型并进行求解。仿真表明,提出的正交频分非线性调频信号具有较好的正交性,采用凸优化加权算法后脉压主瓣宽度比传统线性调频信号降低约1/3,峰值旁瓣为-31.22 dB,旁瓣电平平均值小于-100 dB,具备更低的抗噪声和干扰性能,从波形设计和脉压处理角度改善了空域滤波性能的不足。     

一种改进的插值定时恢复结构

在数字同步接收系统中使用插值法提取定时信号的过程中,由于插值滤波器的频域特性是非理想的,为了减小插值器频域内的失真而引起的插值误差,提出了一种改进型的插值结构。该方法在插值之前对输入的信号进行上采样,分析表明该方法可降低插值滤波器的阶数,减少乘法器的使用,从而大大地减少了运算量,降低了系统的实现成本。     

MIMO雷达正交频分相位编码波形优化

正交频分相位编码(Orthogonal Frequency Division-Phase Coded,OFD-PC)信号是多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达中的一种重要波形。为进一步提高该波形对目标的探测能力,在分析OFD-PC空域合成信号脉压特性的基础上,提出了一种降低其距离旁瓣的波形优化方法。一方面,通过优化选取自相关性能优良的相位编码序列来直接降低空域合成信号的距离旁瓣;另一方面,通过随机离散化OFD-PC信号中的载频间隔,构建一种非均匀间隔的OFD-PC信号形式,进一步改善其距离旁瓣特性。为合理平衡波形的正交性能和自相关性能,建立空时联合优化模型,并采用序列二次规划法求解。仿真结果表明,该方法能在获取近似全向发射功率方向图的同时,降低信号自相关距离旁瓣;所优化设计的波形比传统OFD-PC波形具备更优的脉冲压缩性能。     

一种改进的数字乘积检波方法

数字乘积检波(DPD:Digital Product Detector)是一种工程实现数字正交解调的简便方法[1][2],该方法克服了模拟正交解调I、Q通道不平衡的缺点[1],在雷达中频或射频信号采样中得到了广泛应用.然而该方法获得的I、Q数据在时间上不同步,需要进行分数阶多相插值滤波修正[1]～[8],由于分数阶多相插值滤波器无法做到I、Q通道幅度和相位的同时匹配[2],其不匹配引入的镜像干扰对工作在极低信噪比下的车载前视步进频率雷达来说非常不利.本文从信号与系统基本原理[9]出发,对DPD方法进行改进,提出了一种不需要对I、Q数据进行分数阶多相插值滤波,就可以得到时间同步I、Q数据的正交解调方法,该方法简便灵活,容错性强,用低通滤波器代替分数阶多相插值滤波器,可以做到两个通道幅度和相位的同时匹配,可以很好地控制I、Q分量幅度和相位的一致性.     

高性能数字电视QAM初始解调器的VLSI结构设计

本文设计了一种适用于高清晰数字电视（HDTV）接收芯片的全数字正交幅度（QAM）解调器结构。该解调器由数字混频器、数字频率合成器（DDFS）和低通滤波器构成。提出采用最佳平方逼近算法优化DDFS的输出正余弦波形，使得最差情况下的无杂散动态范围（SFDR）小于-75dBc。同时，对低通滤波器的实现方式采用了正交信号复用和系数扩展的方法，优化了滤波器结构，降低了所需电路的面积。     

基于多项式拟合的宽带NLFM数字分数时延波形产生方法

由于孔径渡越问题，宽带信号的波束形成需要进行时延处理，传统的数字分数时延波形产生方法是在时域上使用分数时延滤波器。目前，大多数宽带发射波束产生的研究均针对线性调频信号，而对于信号特性更复杂且脉压性能优秀的非线性调频(NLFM)信号研究甚少。文中提出了一种宽带NLFM数字分数时延波形的产生方法，并对该信号实现了发射数字波束形成。首先，将时延分为整数时延和分数时延，利用指数多项式拟合处理得到宽带NLFM信号的时域表达式；然后，通过提取参数的方法在直接数字合成器中直接产生分数时延波形；最后，经过整数时延形成宽带NLFM发射波束。仿真实验证明：各阵列单元产生了宽带时延NLFM波束，发射波束的合成方向良好，没有明显失真，时延方法导致的时延误差远低于传统的滤波器方法，且功率合成效率损失可忽略不计，该方法计算简便，对硬件要求不高。     

自适应小波的构造及其在信号处理中的应用

基于带限正交小波基的特性,本文采用匹配方法构造了一种新的带限尺度函数,它与信号的主要能量所在频带具有相似的特征.匹配尺度滤波器是优化滤波器,它锁定能量聚集的频带,使得所需频率分量的输出增大.原始信号能够用优化的小波实时处理.通过对脑电图信号的处理,证明本文算法是有效的.     

雷达脉冲压缩低旁瓣发射波形和非匹配滤波联合设计方法

为有效抑制雷达波形的脉冲压缩旁瓣水平,提高雷达弱目标检测和成像性能,本文提出了雷达波形和滤波器联合设计抑制脉冲压缩旁瓣水平的方法,建立了雷达波形和滤波器联合设计数学模型,基于分块坐标下降方法分解了联合设计问题,提出了一种联合优化算法,将该方法扩展到了正交波形和滤波器组设计,并提出一种并行优化的联合设计方法.仿真结果表明,本文方法比传统方法具有更快的运行速度.该方法可有效扩展至正交波形和滤波器组设计问题.     

一种全计算波束形成的数字阵列雷达

介绍一种全数字阵列雷达——综合脉冲孔径雷达,雷达采用收发全数字波束形成。发射时,每个发射单元采用直接产生正交编码波形,从而波形在空间不相干叠加形成聚集波束;接收时,单元接收信号通过一匹配滤波器组,其中每个匹配滤波器对应一路发射信号,由于每个发射和接收单元的空间位置准确已知,从而可以对匹配滤波器组的输出信号进行调相并相加,同时形成多个指向的发射波束。     

补偿光纤的参数对自相似脉冲压缩效应的影响

从非线性薛定谔（NLS）方程出发,用数值方法研究了在自相似脉冲压缩技术中反常色散补偿光纤的群速度色散参量(GVD参量)和非线性参量对脉冲压缩效应的影响。结果表明,补偿光纤的GVD参量对压缩因子和脉冲峰值功率的影响是周期性的,随着GVD参量数值的增大,脉冲能量按集中-分散-集中的规律周期性变化,且变化周期逐渐增大,一周期内的能量转移加剧;每次能量集中时,脉宽接近压缩极限。最佳光纤长度随着GVD参量数值的增加而下降,但不受非线性参量的影响。另一方面,非线性参量的增大会降低压缩因子,不利于脉冲压缩。通过优化选择补偿光纤参数,能够接近脉宽压缩极限,提高脉冲压缩质量。     

一种基于脉冲压缩的机载条带SAR重叠子孔径实时成像算法

该文提出了一种基于距离向脉冲压缩体制的机载条带SAR重叠子孔径(OSA)实时成像算法,可直接应用于未采用去斜接收技术的条带机载SAR实时成像处理系统。该算法在距离向采用脉冲压缩技术、方位向采用OSA信号处理方法,能够在成像过程中完成距离徙动校正并消除空变相位误差,得到条带模式下的高分辨率图像。首先分析了条带模式SAR几何关系,然后在脉冲压缩体制下建立了回波模型并对成像流程进行了详细的数学推导,最后对运算量、存储量与成像范围进行了计算分析,对点目标数据进行了仿真,利用实时处理平台对原始数据进行了成像,验证了算法的高时效性。      

基于DSP的快速视频流压缩编码技术研究

针对工业、交通视频监控环境中视频流的压缩处理速度慢,严重影响系统性能现状。提出一种基于DSP的快速视频流压缩处理技术,首先通过硬件上的合理设计,充分发挥DSP硬件资源性能,设计优化的线形汇编指令段,提高视频流的并行处理能力。然后对视频流的压缩编解码算法进行研究与改进,提出适于DSP的快速视频流处理算法。     

气象雷达超低副瓣失配滤波处理技术研究

在雷达信号处理中,通过匹配滤波进行脉冲压缩可以获得最大化的信噪比,有效地减小了雷达回波中噪声对信号的影响。然而,脉冲压缩的输出具有较高的距离旁瓣,在气象雷达探测中,由于空间分布的散射粒子之间反射强度相差较大,弱散射粒子的回波容易掩没在强散射粒子的旁瓣中,因此有超低旁瓣的需求。本文主要研究了能够降低旁瓣的非线性调频（NLFM）波形和最小积分旁瓣水平（ISL）失配滤波器,分析了多普勒频移对其性能的影响,并在最小ISL滤波器的基础上通过进一步对滤波器系数加权的方法,使得在回波具有多普勒频移的情况下也能达到超低旁瓣的性能。      

基于免疫克隆算法的最优M序列搜索

二相编码脉冲压缩信号例如巴克码和M序列已经广泛应用于现代雷达系统中。二相编码波形设计中初始移位寄存器的选择是个关键技术，它直接决定了信号波形在满足最小峰值功率下能否具有最大脉压比。基于免疫学中的抗体克隆选择，提出了用免疫克隆算法（ICSA）来搜索M序列最优初始移位寄存器值。与标准遗传算法（SGA）和一种混合遗传算法（HGA）相比，文中提出的方法有效地战胜了早熟现象，得到了更优的搜索结果。实验结果证明了此算法的可行性和有效性。     

正交插值与脉冲压缩的优化算法设计

针对传统正交插值和脉冲压缩处理方法中存在的脉压结果主瓣不对称和峰值相位非线性问题，分析了DFT频率泄漏和脉压系数的设计对此问题的影响，设计了改进的算法并进行了仿真，比较了新算法与传统算法性能的优劣，给出其在实际应用中的意义。     

Numerical study on a frequency-tunable actively mode-locked fiber laser

We have numerically presented an actively mode-locked fiber laser with tunable repetition rate based on phase modulator. By finely optimizing intra-cavity parameters, the ultrashort pulses with tunable repetitive frequency at giga hertz level can be easily generated due to the balance between dispersion and nonlinearity in the fiber laser cavity. When the pulse frequency is changed from 1.0 GHz to 4.2 GHz, the spectral width increases from ~15.65 nm to ~27.25 nm. In addition, the corresponding pulse duration decreases from ~81.59 ps to ~31.57 ps. Moreover, these output pulses with giga hertz repetitive rates and the picosecond widths can be further compressed by using the reasonable dispersion medium. For the pulse regime with repetition frequency at giga hertz level, the obtained smallest pulse duration is about ~62 fs based on chirp pulse compression. We hope that these simulation results can promote further research and application in the ultrashort pulse lasers with high repetition rate.     

线性调频信号数字脉冲压缩技术分析

在线性调频信号脉冲压缩原理的基础上,利用Matlab对数字脉冲压缩算法进行仿真,得到了雷达目标回波信号经过脉冲压缩后的仿真结果。运用数字脉冲压缩处理中的中频采样技术与匹配滤波算法,对中频采样滤波器进行了优化,降低了实现复杂度,减少了运算量与存储量。最后总结了匹配滤波的时域与频域实现方法,得出在频域实现数字脉冲压缩方便,运算量小,更适合线性调频信号。     

基于DSP的宽带雷达多片流水分段脉压处理平台设计

讨论了雷达实时信号处理过程中的分段脉压实现问题,研究了基于DSP的多片流水分段脉压并行处理算法,给出了总的脉压时间和参与多片流水的DSP数量的计算公式。基于某宽带雷达回波,在研究了不同分段脉压点数性能的基础上,设计实现了基于4片ADSP-TS101芯片的高性能并行DSP硬件平台,得出了相应的实验结果。     

Correlated and uncorrelated timing jitter in gain-switched laserdiodes

The author describes correlated and uncorrelated timing jitter of gain-switched pulses generated from sinusoidally modulated laser diodes measured from photocurrent power spectra. It is found that if dc bias is decreased to obtain shorter pulses, then the root-mean-square (rms) value of uncorrelated timing jitter drastically increases to more than 2 ps, while correlated jitter remains constant at the drive circuit level of ~0.2 ps. By optimizing the bias condition and compression fiber length, total timing jitter of gain-switched pulses can be reduced to as low as ~0.5 ps, as their pulse width is kept less than 10 ps