直接变频技术在雷达中的应用研究

集成化已成为现代电子系统最重要的发展方向,雷达系统也是如此.现代直接变频技术具有成本极低、体积小、结构简单和高度集成化的特点,已广泛应用于通信市场,如手机、基站、卫星接收机和GPS接收机等,但至今未有在雷达中实际应用的报道.该文对直接变频技术在雷达中的应用进行了研究,特别是应用到相控阵体制的雷达上,能极大地降低雷达成本和体积,且有工作频带极宽、配置灵活、可重构的特点.因此,直接变频技术也将成为雷达技术的一个发展方向.该文最后给出了一个将直接变频技术应用到S波段相控阵雷达的设计实例.     

130 GHz CMOS有源矢量合成移相器

面向毫米波相控阵雷达系统应用,该文基于55?nm?CMOS工艺设计了一款工作于130?GHz的有源矢量(VM)合成移相器.该电路包含宽带正交发生器、可变增益放大和矢量合成模块.为提升移相器相位分辨率和移相精度,该电路可变增益放大采用了具有高频宽带属性的共栅放大结构和具有高增益属性的含中和电容的共源共栅放大结构多级级联的形式.为避免移相器在矢量合成时由自身结构特点产生相位断裂而导致移相范围下降,该设计电路在矢量合成模块中融入了数控人工介质(DiCAD)结构.通过全波电磁仿真对所设计毫米波移相器进行验证,在125～135?GHz频率范围内,所设计移相器平均增益大于1?dB,移相器可由控制电压控制实现全360°范围内5.625°的相位步进,RMS相位误差小于4°,电路面积为1100?mm×600?mm,功耗33?mW.     

基于非整数阶SSC盲移频的LFM雷达干扰技术

传统频谱扩展与压缩(SSC)盲移频干扰的阶数为整数,为了实现精确的位置干扰,需要调整不同的处理延时,在实际应用中存在一定的局限性.该文对整数阶盲移频技术进行了改进,提出了一种基于非整数阶SSC盲移频的LFM雷达干扰技术.该技术在干扰机处理延时不变的情况下,通过改变SSC盲移频的阶数来实现精确的位置干扰.该文推导了一种高效的非整数阶SSC盲移频干扰实现方法,同时通过Newman序列控制信号的初相来减小压制干扰信号的峰均比(PAPR).仿真结果表明,该文算法在指定干扰机处理延时的情况下,可以实现假目标欺骗干扰和相参密集压制干扰,能够有效对抗脉冲压缩体制雷达,具有较好的工程应用价值.     

基于周期截断数据矩阵奇异值分解的干扰抑制技术

针对现有适用于单天线接收机的干扰抑制技术难以为周期调频(PFM)干扰和卫星导航信号提供足够分离度,导致消除干扰成分时卫星导航信号损伤较大的问题,该文提出一种基于周期截断数据矩阵奇异值分解的干扰抑制方法。利用调频干扰信号的周期性把分散在较大带宽的能量集中到重排数据中几个甚至单个频点;进而采用奇异值分解(SVD)将干扰与期望信号映射进不同的投影子空间以消除干扰成分。仿真结果表明该方法可以降低在剔除干扰时卫星导航信号损失,提升卫星导航接收机对抗宽带周期调频干扰的能力。     

基于图连通密度的海面漂浮小目标检测

海面漂浮小目标由于其能量弱,一直是海面目标检测的重难点.传统基于统计模型的漂浮小目标检测算法借助回波能量进行检测,没有利用数据频域幅度间的关联性,导致检测性能受损.该文借助图的处理方式,首先利用回波数据脉冲间频域幅度的关联性计算连通密度,生成邻接矩阵,接着将邻接矩阵转换为拉普拉斯矩阵,提取拉普拉斯矩阵的最大特征值作为检测特征,提出了一种基于图的连通密度的海面漂浮小目标检测算法.通过对实测的全相参的X波段(IPIX)雷达数据进行连通密度的分析,发现海杂波构成的图比较稠密,而海面漂浮小目标构成的图比较稀疏,故通过连通密度构成的图可以有效地检测海杂波中的漂浮小目标.进一步地,通过与对比算法实验分析发现,该文所提基于图的连通密度的检测算法检测性能明显优越.     

多基地雷达聚类分析鉴别有源假目标

针对现有多基地雷达抗欺骗式干扰方法无法应用于多干扰源的问题,该文提出一种基于聚类分析的多基地雷达鉴别有源假目标方法,利用真假目标接收信号矢量之间相关性的差异,以相关系数为度量,通过聚类分析方法,将相同干扰源产生的假目标聚为一类,每个真实目标各为一类,实现有源假目标的有效鉴别.该方法可用于鉴别任意欺骗调制方式产生的有源假目标,且适用于多个干扰源实施分布式干扰的应用场景.最后,通过仿真实验,验证了所提聚类分析方法鉴别有源假目标的有效性.     

稳健的机载预警雷达多通道海杂波抑制方法研究

在机载预警雷达对海洋背景运动目标的探测过程中,雷达平台的高速运动状态使得海杂波多普勒谱发生严重展宽现象,影响目标的检测性能.针对此问题,空-时自适应处理是一种有效的杂波抑制技术,该技术利用杂波的空-时2维耦合特性进行杂波抑制.但相对于陆地杂波而言,海杂波的内部复杂运动特性使得杂波空-时谱发生展宽现象,导致杂波多普勒频率与空间锥角不再保持一一对应关系,从而影响杂波抑制效果.针对海杂波的运动特性,该文提出一种稳健的基于子空间投影的杂波抑制处理算法,所提算法通过滤波凹口自适应展宽技术和先滑窗滤波后自适应处理技术来提高杂波抑制的稳健性.最后通过仿真的海杂波数据和实测海杂波数据验证了所提算法的有效性.     

基于目标容量的网络化雷达功率分配方案

针对现有网络化雷达功率资源利用率低的问题,该文提出一种基于目标容量的功率分配(TC-PA)方案以提升保精度跟踪目标个数.TC-PA方案首先将网络化雷达功率分配模型制定为非光滑非凸优化问题;而后引入Sigmoid函数将原问题松弛为光滑非凸优化问题;最后运用近端非精确增广拉格朗日乘子法(PI-ALMM)对松弛后的非凸问题进行求解.仿真结果表明,PI-ALMM对于求解线性约束非凸优化问题可以较快地收敛到一个稳态点.另外,相比传统功率均分方法和遗传算法,所提TC-PA方案可以最大限度地提升目标容量.     

基于深度神经网络的正交频分复用波形外辐射源雷达参考信号重构

针对正交频分复用(OFDM)波形外辐射源雷达的参考信号获取问题,基于"解调-再调制"的重构方法结合了波形优势,能获得更为纯净的参考信号.该文在此基础上提出一种联合OFDM解调、信道估计、信道均衡和星座点逆映射的深度神经网络(DNN)重构方法,建立了基于DNN的参考信号重构方案,通过网络学习自适应深度挖掘从时域接收符号到传输码元之间的映射关系、隐式地估计信道响应,从而提高解调精度和重构性能.该文首先研究了仿真数据集的获取问题、DNN的搭建和训练问题,接着对基于DNN方法在导频数目减少、循环前缀的移除、存在符号定时偏差、存在载波频偏、对高峰值平均功率比信号进行时域加窗滤波等情况下的参考信号重构性能进行了仿真分析,仿真结果表明该方法对参考信号重构的有效性.     

D2D通信中一种基于非数据辅助误差适量幅度的同信道干扰控制方法及其性能分析

针对D2D通信系统中广泛存在的同信道干扰问题,该文提出一种基于非数据辅助误差矢量幅度(NDA-EVM)进行同信道干扰分析的方法.以NDA-EVM作为信道质量评估参量,推导信号在M-QAM调制下的NDA-EVM统一计算模型,利用信道增益建立NDA-EVM同信道干扰分布模型,并进一步求解该模型的性能上限,从而量化同信道干扰.理论分析和仿真实验表明,相对于传统算法,该文所提上限的计算时间复杂度由O(M 2)降为O(M),提高了信道评估时效性;推导性能上限与理论值吻合度高,特别是在低SNR时为紧上界,两者最小均方根误差RMSE低至0.2615.