可变频的任意波形发生器设计*

针对雷达系统中信号波形需要频率可变、幅值可调以及补偿的问题,研制了一种可变频的任意波形发生器(AWG);该波形发生器系统通过数据接口接收数字信号处理器(DSP)写入波形以及配置参数。以现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,AD9106芯片作为输出模块,能够生成多通道、可变频的任意波形。最终的硬软件设计与实验结果表明,该波形发生器具有简洁性、实用性以及灵活性的特点。     

基于非线性增长频偏的频率分集阵列雷达波束仿真与分析

频率分集阵列(frequency diverse array,FDA)雷达具有距离与角度相耦合的波束特性,在与距离相关的干扰抑制或与距离相关的目标定位等一些运用上会受限。为消除这种耦合特性,出于实用性一般采用均匀线性阵列与非线性增长频偏。研究并比较了几种典型的非线性增长频偏形式,对这几种非线性增长频偏形式下的FDA雷达波束特性进行仿真,并分析比较各种频偏形式下FDA雷达关于距离和角度的波束宽度以及副瓣情况。研究表明,需结合实际运用需求和各种频偏形式的特点确定FDA雷达的最优频偏形式,以实现最佳波束运用效用。     

基于微波多普勒雷达的海杂波区小目标特征联合检测

针对海杂波区小目标回波能量较弱,多普勒域与海杂波接近甚至重叠的特点,采用特征联合检测算法提高目标检测性能。首先,对雷达回波进行中位数自适应杂波抑制预处理;然后,对待检测单元提取多普勒峰值、峭度和熵值特征,形成特征向量,对残余杂波训练单元采用凸包算法获得判别区域;最后,以判别区域是否包括待检测特征向量对应点初步判断目标有无,再根据凸包混合积分布设定恒虚警门限滤除虚警。实测微波多普勒雷达数据处理结果表明,目标检测结果和实际情况一致。采用蒙特卡洛仿真对算法性能进行分析,表明该算法的检测性能优于对比算法,为雷达海杂波区目标检测提供了新方案。     

基于船舶运动的微波多普勒海面回波模拟与分析

根据船载雷达探测海面时的工作特点,深入研究走航状态下微波段电磁波与海表面的作用机理.根据线性波浪理论和船舶运动规律,建立了基于时变海面的船舶运动模型,并通过与实测数据对比验证了模型的有效性.采用小斜率近似法计算海面的电磁散射,仿真得到走航状态下微波段海面散射回波,并分析了不同船舶运动方式对回波多普勒谱的影响.通过采用空间海浪反演算法验证仿真结果,证明了回波模拟算法的正确性.结果表明船舶运动导致回波统计特征发生明显变化,该结论为船载平台下海面后向散射回波研究与海浪反演算法改进提供了先验信息与理论模型.     

基于DSP的PRUSS实现严格实时中断

在S波段测波雷达系统中,系统的相干性直接影响了系统对海浪参数的测量。对于采用数字信号处理器(digital signal processor,DSP)为核心处理器的微波雷达系统,由于DSP的SYSBIOS系统对硬件中断的响应和任务调度存在时间不定性,破坏了系统的相干性,导致回波信噪比下降。针对这一问题,提出利用DSP的可编程实时单元子系统(programmable real-time unit subsystem,PRUSS)对中断采集信号进行实时查询与响应,可以实现中断的无延迟响应,严格保证了雷达对信号回波采集的相干性。     

S波段船载测波雷达接收机设计及实现

在S波段船载测波雷达中,为实现对天线采集的回波信号能进行良好的信号处理,提出了一种适用于线性调频中断连续波(frequency modulated interrupted continuous wave,FMICW)的S波段船载测波雷达接收机的设计方案.此方案可分为模拟部分和数字部分,其模拟部分含有低噪高性能的射频前端模块;数字部分包括单端转差分转换器、模数转换(analog to digital converter,ADC)模块、数字下变频模块和数字信号处理(digital signal processor,DSP)模块,其中DSP实现了时序控制和信号处理的功能.最后在系统设计完成后对雷达接收机灵敏度、1 dB压缩点、线性动态范围和整机系统闭环的测试结果进行比较分析,验证了该雷达接收机设计方案的合理性,将雷达接收机接入雷达系统后可获取有效准确的雷达数据.     

一种基于W7100A的高频地波雷达LXI接口设计

为实现高频地波雷达同步控制器模块化,同时满足高频地波雷达数据传输的要求,提出了一种经济有效的解决方案,设计了基于W7100A的在应用可编程处理模件,并制作了实际硬件电路板。通过模件配合上位机和雷达系统进行的命令测试和波形生成实验,验证了电路设计和软件编程是成功的。     

基于数字信号处理和可编程逻辑门阵列的S波段雷达主板设计

为了提高S波段微波多普勒雷达系统的控制精度与接收性能,同时将控制与接收融合到一起,基于数字信号处理和可编程逻辑门阵列(DSP+FPGA)设计了S波段系统雷达主板,其作为雷达系统中的控制与接收中心,可以根据上位机命令产生精准的时序控制信号,同时对中频回波信号进行采样、下变频、存储和上传等。通过后期性能测试,雷达主板产生的时序控制信号精准,接收性能良好,灵敏度达-94 dBm,无杂散动态范围达50 dB,闭环测试下,在输入中频回波信号幅度为-17 dB时,多普勒谱信噪比达70 dB,因此设计的雷达主板完全满足S波段多普勒雷达系统的要求。     

微波多普勒雷达海浪参数提取算法

根据海浪混合表面散射理论和线性波理论,利用3种规模波对微波多普勒谱的不同贡献,推导出海浪谱与径向速度转换函数,得到了一种适用于多普勒雷达的海浪谱以及海浪参数提取算法．该算法从海洋回波的多普勒谱中获取径向速度序列,根据海浪速度谱与海浪谱之间的转换关系推导海浪谱,再用谱矩法计算相应的海浪参数．运用该算法分别对微波多普勒谱雷达的模拟与实测数据进行处理,实现了有效浪高和平均海浪周期的高精度提取,证实了该算法在微波段多普勒雷达的海浪参数反演中的准确性．