二维调频FDA 雷达特性分析

对频率分集阵列(FDA)雷达的概念进行了延伸,提出了带有脉冲维调制的二维FDA 阵列雷达,分析了二维FDA 雷达天线方向图的形成,研究了波束指向随距离和时间的变化规律。针对其在机载探测领域中的应用,仿真分析了杂波分布特性,给出了在杂波背景下检测目标,提升目标信杂噪比的方法。二维调频FDA 设计理念为机载雷达在杂波背景下检测目标提供了新思路。     

基于频率分集阵列的波束形成研究

传统的相控阵列通过在每个阵元的输出接入移相器进行波束方向变换,通过调整移相器的相位范围,实现空域的波束扫描。频率分集阵列通过在每一阵元输出引入频率偏差,从而得到与传统相控阵不同的波束特性。文中对频率分集阵列的波束特性进行了详细的分析,提出了频偏相关波束概念,论证了频率分集阵列波束在空/ 时/ 频域扫描的等效性。仿真结果进一步验证了频率分集阵列的波束特性。     

密度锥削阵FDA雷达方向图特性分析

频率分集阵列（Frequency Diverse Array, FDA）雷达其波束具有时间 距离-角度三维相关性,使其在主瓣干扰抑制、欺骗干扰、真假目标识别等领域有着传统相控阵雷达无法比拟的优势。阵列结构和非线性频控函数设计是实现FDA辐射能量空间聚焦的主要方式。考虑到现有基于一维线阵的研究文献中较少有关于不等间距阵列的特性分析,本文将密度锥削阵与FDA结构相结合,仿真验证了密度锥削阵FDA与相控阵（Phased Array, PA）、一维均匀线性FDA（Uniform Linear Array FDA, ULFDA）、对数FDA（log-FDA）相比的阵列性能优势。同时,仿真分析了密度锥削阵FDA间距递增因子、非线性频控函数设计对其阵列方向图的性能影响。     

一种基于频控阵预编码的干扰抑制技术

目前阵列雷达目标探测技术大多依赖传统的相控阵技术,但其所产生的波束只与角度有关. 而近年来频控阵（frequency diverse array, FDA）的提出,使得波束不仅与角度有关还与距离和时间有关. 基于FDA技术,通过最大化接收信号的信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）作为优化目标,提出了最优发射信号的预编码和FDA频偏的设计方法,从而把对其他无线设备的干扰降低到最小. 预编码的设计使得FDA的波束在目标处产生一个角度-距离维上的孤立点,而FDA的优化算法是基于一种变种的梯度下降法,通过回溯法线性搜索出最佳迭代步长. 数值仿真结果显示,该算法成功地在目标处产生了点状波束,且算法可在10次以内完成收敛,从而可以在角度-距离维进行干扰抑制.     

FDA最优频率增量选取必要性分析

在干扰背景下,深入研究了频率分集阵列（FDA）雷达选取最优频率增量的必要性。在采用最优波束形成算法进行抗干扰的前提下,推导出目标与干扰的位置关系对FDA雷达输出信干噪比（SINR）的影响,进而分析输出SINR与频率增量的关系,并得出结论：在只有副瓣干扰的情况下,可不进行最优频率增量的选取,采用常规固定的频率增量也能输出高SINR;而当存在主瓣干扰时,不当的频率增量会使得输出SINR急剧下降并形成凹陷,且这种凹陷会随着频率增量的选取呈现周期性变化,极大地影响了FDA雷达的目标检测性能。计算机仿真也验证了这种周期性的凹陷变化,这表明了FDA雷达在抗主瓣干扰时必须进行最优频率增量选取。     

一种非线性频偏的FDA-MIMO雷达相干目标参数估计算法

目前大多FDA-MIMO雷达的目标定位问题研究都集中在线性频偏体制下,包括对相干目标的位置参数估计。然而,却鲜有学者针对非线性频偏FDA-MIMO雷达的相干目标定位问题做出研究。针对这一问题,提出了一种针对非线性频率偏移量的单基地FDA-MIMO雷达相干目标定位的角度和距离参数估计方法。首先对FDA-MIMO阵列接收天线的数据张量进行模式2展开;然后对展开的矩阵数据进行特征值分解获取噪声子空间;最后利用FDA发射阵列流型矢量构造搜索函数,实现相干目标参数定位。进行了多次Monte-Carlo实验,得到了参数估计均方误差,数值仿真实验结果表明所提算法能有效实现相干目标定位,算法具有较好的可靠性和稳定性。     

数字相控阵雷达发射多波束特性研究

开展了数字相控阵雷达天线发射多波束的基础研究工作：首先阐述了发射多波束的基本工作原理,研制开发了数字相控阵雷达发射同频多波束的测试系统,并对发射多波束工作状态下天线的基本特性（如驻波特性和波瓣特性等）进行了研究和测试,通过实测数据与仿真结果的对比,验证了发射多波束的正确性和可行性,为数字阵列相控阵雷达未来的发展,实现雷达/电子干扰/通讯等同时多功能、共口径提供了技术支持。     

基于微波光子倍频与去斜接收的宽带阵列雷达 （特邀）

微波光子雷达利用光子学方法实现雷达信号的产生与处理,具有突出的宽带工作能力,能显著提升雷达距离分辨率。为了提升雷达角度分辨能力并实现灵活波束控制,将微波光子雷达技术与阵列技术相结合是必然的发展趋势。目前研究较多的宽带阵列雷达采用光真延时技术克服宽带波束倾斜问题,通常面临复杂度高、灵活性差、延时精度有限等问题。近年来,基于微波光子倍频与去斜接收的宽带雷达收发架构得到了广泛关注,基于此技术构建的阵列雷达,在实现宽带工作的同时具备实时数字补偿与处理功能,为宽带阵列雷达的发展提供了新的思路。文中针对作者在此方面的最新研究进展进行了综述,在阐明基于微波光子倍频与去斜接收实现宽带雷达收发机理的基础上,介绍了构建宽带相控阵雷达的方法以及实现数字波束扫描与成像的性能。然后,将阵列形式扩展至多输入多输出（MIMO）形式,介绍了基于光波分复用技术实现宽带微波光子MIMO雷达的方法,并分析了微波光子MIMO雷达在目标探测与成像方面的性能。     

基于DQN和功率分配的FDA⁃MIMO雷达抗扫频干扰

频率分集阵列（Frequency Diversity Array, FDA）雷达由于其阵列元件的频率增量产生了许多新的特性,包括其可以通过发射功率分配进行灵活的发射波形频谱控制。在以扫频干扰为电磁干扰环境的假设下,首先,通过引入强化学习的框架,建立了频率分集阵列?多输入多输出（Frequency Diversity Array?Multiple Input Multiple Output, FDA?MIMO）雷达与电磁干扰环境交互模型,使得FDA?MIMO雷达能够在与电磁环境交互过程中,感知干扰抑制干扰。其次,本文提出了一种基于深度Q网络（Deep Q?Network, DQN）和FDA?MIMO雷达发射功率分配的扫频干扰抑制方法,使得雷达系统能够在充分利用频谱资源的情况下最大化SINR。最后,仿真结果证实,在强化学习框架下,FDA?MIMO雷达能够通过对发射功率分配进行优化,完成干扰抑制,提升雷达性能。     

天线阵列近场FDA技术研究

频率分集阵（FDA）是近年来提出的一种阵列信号处理新技术，它能够形成具有距离?角度相关性特征的辐射合成波束，克服传统相控阵天线不能有效控制波束的距离?角度指向的难题，此外还有很多独特的应用优势，成为未来先进雷达发展的重要技术方向之一。本文在传统频率分集阵列研究的基础上，提出了适应天线阵列近场条件的FDA新数学算法，针对阵列近场条件，首先利用经典近场的菲涅尔近似以及新近提出基于差分迭代近似两种方法推导，得到近场FDA波束的不同表达新算法结构，其次针对新提出算法的数学关系式中距离、角度等关键参数特征分析，针对其中距离?角度耦合关系等深入讨论，再次开展数值计算和算法仿真对比，实验结果表明：新提出的算法解决了FDA近场条件使用的模型条件限制，算法较好地解释了近场时距离?角度参数非线性耦合或独立关系，可以较好地支撑未来天线阵列近场，FDA各种应用的深入分析与研究需要。     

频控阵雷达技术及其应用研究进展

与传统的相控阵只形成方位角依赖性的发射波束不同,频控阵通过在阵元间采用一个小频差来实现波束的自动扫描功能。频控阵能够形成具有距离依赖性和时变性的发射波束,克服了传统相控阵阵列因子不包含距离和时间变量的缺点,因而带来很多独特的应用优势。该文在作者的“频控阵雷达:概念、原理与应用”(《电子与信息学报》,2016, 38(4): 1000–1011)基础上,简要介绍频控阵雷达的基本原理,全面梳理近3年来国内外关于频控阵雷达技术及其应用方面的最新研究进展,讨论几种新的频控阵雷达技术应用前景,主要包括雷达对抗和雷达-通信一体化应用,并指出目前亟待研究解决的波束时变性、有效接收机设计、自适应信号检测与估计和原理样机研制等几个关键问题。      

结合SBL的双脉冲频控阵雷达离网目标定位方法

目标定位是雷达信号处理中一个具有重要理论意义与实际意义问题。为解决频控阵雷达传统的目标定位算法存在计算量大、目标真实位置偏离空间离散采样网格等问题。本文将频控阵雷达特性与离网稀疏贝叶斯模型结合提出了基于稀疏贝叶斯学习的双脉冲频控阵雷达离网目标定位算法。频控阵雷达发送两个脉冲,其频率偏移量分别为零和非零,然后基于离网稀疏贝叶斯模型估计目标的方位角与斜距。这种方法可以理解为当频控阵雷达以零频偏发射脉冲时,在角度域中检测目标,然后通过适当选择非零频率偏移量在距离域中对目标定位。仿真结果表明,即使在较粗糙的采样网格下,该算法也能保持较高的估计精度,显示了其优于传统算法的优势,证明了该方法的有效性与可靠性。      

基于子载波提取的OFDM无源雷达频率分集方法

为了解决当前正交频分复用(OFDM)无源雷达波束形成无法对分布于同一角度不同距离处的目标信号进行区别处理的问题,提出了一种基于回波信号子载波提取的频率分集新方法。通过对接收阵列不同通道OFDM数据提取不同频率的子载波信号并独立地进行处理,使得接收端波束图具有距离-角度依赖性,从而可实现对同一角度内不同距离处的目标分别处理,同时分析了不同频率分集处理参数对波束图性能的影响。该频率分集处理方式可以提高距离维信号处理自由度,使得接收波束能量可聚焦于期望目标点处从而提升雷达目标检测、定位和杂波抑制等性能。仿真分析表明OFDM无源雷达回波信号经频率分集处理后可获得点状波束图,并通过实测数据分析验证了该方法的有效性与实用性。     

频分MIMO雷达分解迭代稳健自适应波束形成算法

频率分集雷达因其独特的距离依赖波束特性而受到广泛关注。针对频率分集雷达稳健波束形成问题,本文建立了二维频分子孔径MIMO(FDS-MIMO)雷达阵列信号模型,理论导出了基于等效载频的权向量分解解析解,提出了一种分解迭代的稳健自适应波束形成算法。为解决距离依赖波束栅瓣导致的周期性输出信干燥比(SINR)损失的问题,进一步提出了一种沿平面阵两方向互质的频率偏置方案。仿真结果表明,与传统算法相比在导向矢量存在失配的情况下,本文所提方法能够有效抑制输出SINR周期性损失,且具有计算复杂度低,训练样本需求少,抗导向误差失配稳健性强等优点。      

MIMO雷达方向图与稀疏频率波形联合设计

发射方向图设计与波形优化是MIMO雷达领域的热点,随着研究的深入越来越需要考虑包括频谱特性在内的雷达系统工作环境特性。针对采用传统波形容易产生互相干扰的频谱拥挤情况,本文提出了一种MIMO雷达方向图与稀疏频率波形联合设计方法。一方面保证了将能量集中辐射到所感兴趣的区域上的探测性能,另一方面由得到的稀疏频率波形可以避免MIMO雷达系统与其他同频工作设备互相干扰。该方法首先根据MIMO雷达方向图与波形矩阵的关系,列出具有稀疏频率约束与恒模约束的目标函数式;然后通过从期望方向图到自相关矩阵,再到恒模稀疏频率波形的步骤,应用循环算法求解目标函数;最后所得结果波形的方向图接近期望方向图,同时结果波形具有稀疏频率特性和良好的自相关特性。仿真结果验证了文中方法的有效性。      

频率分集阵雷达技术探讨

频率分集阵(Frequency Diverse Array, FDA)雷达不同天线单元的发射载频存在微小的差异,从而带来了发射方向图距离角度时间依赖的特性,这一特性提供了FDA雷达新的信息和信号处理灵活度,也带了新的技术问题。该文综述了FDA天线技术及雷达应用的相关研究进展,并重点从雷达系统理论与工程应用的角度,着重分析了相干FDA雷达和正交FDA雷达两种体制的技术特点,指出FDA雷达在抗干扰、抗模糊中的应用优势,梳理了FDA雷达技术的难点和研究方向。      

基于俯仰频率分集技术的波束形成方法

传统频率分集阵列雷达在水平阵元间引入线性频率偏差,其波束在方位维与距离维具有耦合性,且存在栅瓣。针对此问题,该文提出一种基于俯仰频率分集技术的波束形成方法。首先建立俯仰频率分集阵列雷达信号模型,详细分析了发射方向图的时间依赖性和栅瓣特性。然后通过设计接收端的阵元参数,合成无栅瓣的发射-接收方向图。仿真实验验证了所提方法的有效性,所得波束在距离维与方位维无耦合,且主瓣宽度较窄。     

Accurate and Simple Time Synchronization and Frequency Offset Correction in OFDM System

1　Introduction　OFDMisaneffectivetransmissionschemetocopewithmultipathfading[1] .Byinsertingaguardintervalbetweensymbolsblockscalledcyclicprefix ,theInterSymbolInterference (ISI)canbemitigated .OFDMwasadoptedasthemodulationschemeforaDigitalAu dioBroadcasting (DAB)system[2 ] andisalsoproposedastheterrestrialHDTVtransportinEurope[3] .　SymboltimingoffsetsinOFDMreceiversnotonlyin troduceISIbutalsocauselinearphaserotationsofthesignalconstellationofthereceiverFastFourierTrans form (F…