太赫兹单光子雷达探测技术

太赫兹单光子雷达信号检测门限为单光子尺度,具有极低的噪声水平和极高的探测灵敏度,有望显著提升现有太赫兹雷达系统的作用距离.本文首先介绍了太赫兹单光子雷达探测技术提出的背景,系统阐述了其原理、特点以及现状,然后提出了直接探测与外差探测两种典型的系统实现方式,并给出了一种雷达系统设计思路,最后分析了当前太赫兹单光子雷达探测技术面临的关键问题,讨论了其在雷达增程、远程防空预警、反隐身等领域的潜在应用.研究成果有望为突破太赫兹雷达在探测能力与作用距离等方面的技术瓶颈提供一条可行的技术途径,并进一步推动太赫兹探测机理、方法、体制和器件的创新发展,最终为太赫兹技术在军事和民用领域的发展应用提供强大动力.     

基于几率波探测下的量子雷达系统原理

从技术体制上划分,量子雷达分为有源量子雷达和无源量子雷达.根据探测波是实波还是几率波,有源量子雷达可分为实波量子雷达和几率波量子雷达.量子雷达还可分为线性量子雷达和非线性量子雷达.非线性量子雷达根据探测波采用纠缠光子和干涉几率波的不同而分为两种;还可进一步分为测回波和不测回波两种.利用几率波在空间的几率关联特性,通过对本地几率波的测量而获得空间的目标信息.为此我们将量子光栅与超导单光子探测器相结合,提出一种新型的、更高效的单光子检测器件,用于实现这种新型、不测回波信号的有源量子雷达.这一技术使量子雷达性能产生了巨大提升.     

干涉量子雷达测量方法性能分析

目前隐身技术、空间小目标探测以及行星防御等应用领域对雷达系统的性能提出更高要求,随着量子信息技术和量子计算机的发展,利用量子技术改进远程传感器系统并提高传感器灵敏度已成为众多科学领域的研究热点.初步研究结果表明,依赖于少量纠缠叠加光子的量子雷达与不采用纠缠光子的雷达相比,其分辨率以二次方的速率提高.同时,对于同一个目标,量子雷达比传统雷达的有效探测距离更远,且量子散射截面旁瓣为射频隐身目标的探测提供了一种新方法.介绍了量子雷达的基本概念和分类、探测机理,并从干涉测量的角度出发,重点分析了干涉量子雷达的几种不同测量方法的性能.对比分析相位估计误差和目标距离估计误差,给出了测量方法所达到的量子极限以及系统所达到的超级灵敏度区域.     

便携式战场侦察雷达系统设计

便携式战场侦察雷达已被世界各国广泛应用于战场情报侦察、边境和敏感区域监视等任务中,其主要用途是对指定地区的活动目标进行探测。介绍了一种便携式战场侦察雷达系统设计思路及关键技术,详细阐述了该雷达系统的设计思想,并对关键技术的解决方法和措施进行了分析,最后给出了雷达系统在外场的实际试验结果。     

基于simulink技术的噪声调频干扰仿真研究

雷达干扰系统设计中的干扰信号设计与性能分析是一个难点,本文以雷达干扰技术中的噪声调频干扰为例,通过分析噪声调频干扰原理．利用simulink语言对噪声调频干扰进行建模仿真,得到在不同于扰带宽条件下噪声调频信号对雷达系统的干扰效果,结果显示在宽带干扰的条件下噪声调频信号对雷达信号的干扰显著,说明噪声调频信号适用于阻塞式干扰。     

空间碎片探测雷达技术研究

本文阐述了空间碎片探测雷达技术研究现状及其重要性,指出了研制空间碎片雷达系统的技术困难,最后从如何提高观测效率、如何有效探测细小目标、如何对目标分类和精确定轨等技术层面对空间碎片探测雷达技术进行了叙述。     

基于电磁散射模型的宽带雷达海杂波特性分析

宽带雷达在抗干扰、目标识别与跟踪等方面具有独特优势。基于粗糙面电磁散射模型对宽带雷达海杂波特性进行了分析。首先利用PM谱函数建立二维海洋粗糙面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;然后利用物理光学电磁散射模型,并结合子带合成法,得到宽带条件下散射单元的杂波幅度;最后对宽带雷达杂波回波信号进行建模与仿真,得到海面环境杂波的频谱特性和一维距离像,进而分析了雷达工作带宽、入射擦地角和海面风速对海杂波特性的影响。仿真结果表明:雷达工作带宽增加,入射擦地角减小,海杂波回波幅值均有明显下降,而海面风速对海杂波幅值影响不太明显。     

雷达信号处理建模与仿真及其GUI的动态实现

文章针对现代雷达信号处理的主要方式,建立了雷达信号处理仿真的数学模型,其中包括数字化正交解调、脉冲压缩技术、动目标检显示、动目标检测以及恒虚警处理等。根据数学模型．用Matlab软件对某脉冲压缩雷达信号处理系统进行了仿真,得到了雷达系统中各个处理点上的具体信号形式,并用图形用户界面（GUI）来动态显示雷达信号处理过程,使仿真结果表现得更直观。     

光子模数转换关键技术及其应用

采用新型可饱和吸收体和锁模机制,研制了低抖动高重频宽光谱飞秒光纤激光器,并实现了高性能光采样脉冲的产生.给出了时间-波长交织和时间拉伸光模数转换系统架构;阐明了通道失配产生的原因及其校正方法;研究了光模数转换在雷达和示波器等系统中应用的关键技术.实验结果表明,利用光子学高速宽带特点实现的光子模数转换器,可有效克服电子瓶颈,实现高速宽带信号的采样.     

压缩感知在宽带雷达信号处理中的应用

高分辨雷达成像系统在当今的军事和民用方面都有着广泛的需求,高分辨率成像需要发射宽带的雷达信号,然而根据奈奎斯特采样定理,信号带宽的增加又使得雷达系统面临高采样率、高传输率、大数据量存储以及信号实时快速处理等问题.压缩感知(CS)理论通过构造非相关测量矩阵,以远低于奈奎斯特采样率的速率获得一组测量值,通过重构算法对信号进行精确的重构.压缩感知理论应用的前提是信号的稀疏性,关键是测量矩阵和稀疏度之间的关系,重要支撑是重构算法.本文对压缩感知原理进行了简要介绍并针对雷达常用的线性调频信号提出一种稀疏基构造方案.同时,利用matlab构造了线性调频信号模型并对压缩感知处理线性调频信号的采样重建过程及应用于二维成像的过程进行了仿真.本文也研究了不同重建算法并进行了各个算法间的效果比较.仿真结果表明,在宽带雷达回波信号的处理过程中,压缩感知能通过降低采样率有效缓解回波数据的存储和传输的压力,这一点在宽带雷达目标检测中应用前景广阔.     

基于微波光子微分原理的灵活UWB信号产生方法

为了有效克服传统电子信号发生器在工作带宽和工作频率方面存在的电子瓶颈,满足未来光载超宽带系统应用需要,提出了一种光子学超宽带(UWB)信号产生方法。基于微波光子微分的原理,该方法在光域中对高斯脉冲进行灵活处理,进而实现UWB信号的产生。通过理论推导和计算机仿真,对所提方法进行了分析与验证,结果表明,该方法可根据需要实现多种UWB信号波形的产生与调制。此外,通过对系统进行优化配置,还可在输出UWB信号的功率谱中引入一个频率可调的零点,从而避免UWB信号与现有WiFi信号之间的相互干扰。     

微波光子信号的产生

微波光子信号的产生是微波光子技术的一个基础。着重分析总结了电光调制法、外差法、谐波产生、光电振荡器等实现微波光子信号产生的各种方案,及相关的研究进展并比较了各种方案所产生信号的性能。     

基于通信信号的双/多基地无源雷达系统

文章论述了传统雷达在现代战争中的生存危机和解决思路，介绍了基于民用通信系统的无源雷达系统的基本原理，重点分析了民用通信信号在雷达目标检测中的关键技术，给出了几个典型的应用系统，总结了外辐射源的被动雷达在军事上的应用前景。     

相干测风激光雷达带通采样方法的仿真研究

根据相干测风雷达回波信号载频高、带宽窄的特点,尤其星载相干测风雷达回波信号数千兆赫兹,采用传统采样方式对采集卡的采样率要求很高.鉴于采集卡的采样率和分辨力互相制约,提出将带通采样引入到相干测风雷达系统.本文以1.5 μm全光纤相干测风激光雷达的实测数据作为仿真输入,经Simulink滤波、带通采样,结果表明,在对探测距离影响不大的情况下,与低通采样方式相比径向风速反演结果最大相差0.5 μm/s;数据处理的时间复杂度降低,其下降值是带通采样频率与低通采样频率的比值;但信噪比会恶化,其下降值介于1~3 dB.      

雷达低可观测目标探测技术

 复杂背景下稳健高效的低可观测目标探测始终是雷达信号处理领域的研究热点和难点。一方面,强杂波背景和目标复杂运动使得信号微弱,时频域难以区分;另一方面,传统雷达体制回波信号资源受限,难以实现对目标信号的精细化描述,亟需发展雷达目标探测新体制和新技术。本文归纳总结了低可观测目标探测面临的技术难点,系统回顾了常用的雷达动目标检测方法,最后从目标探测技术和手段两方面对雷达低可观测目标探测的发展进行展望。     

基于光纤马—泽结构实现雷达微波信号瞬时测频的研究

采用微波光子技术,把待测的雷达微波信号调制到光域,利用光纤马—泽结构的传输效应,可得到待测雷达微波信号频率与功率的映射关系,能够实现雷达微波信号0～40 GHz的全频段测量。仿真分析验证了该方案的可行性和有效性。     

用于雷达回波信号实时模拟的弹道目标RCS解析公式

对弹道目标进行满足精度要求的雷达回波实时模拟是一项综合性较强的工程,是目标探测、识别的关键。基于几何绕射理论(GTD)和物理光学法(PO),推导给出了某大型弹道目标在微波频率下任意视线角的RCS解析公式。文中方法和FEKO软件的计算结果符合良好且计算速度极快,利用文中方法得到的结果进行的一维距离像仿真与理论结果吻合较好,可以满足基于目标电磁散射特征的再入大气层弹道目标雷达回波信号实时模拟的精度需要。     

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．     

多普勒频率偏置LFM信号的模糊函数分析

线性调频（linear frequency modulation , LFM）信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用。由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,本文根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频（Doppler frequency shifted linear frequency modulation, DFS-LFM）信号的模糊函数以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析。分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关。当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求。     

光子微波信号的亚谐波产生技术

光子微波信号的频率变换技术在光子微波技术中具有重要意义。然而由于光子器件的相对不成熟以及光子自身的物理特性,光子微波信号在亚谐波产生方面还面临许多困难。本文对外光注入激光器的倍周期、全光反馈、光电混合反馈以及光纤锁模腔结构的光子微波信号亚谐波产生的典型方法和原理进行介绍,并对这些方案进行总结评述,探讨光子微波信号亚谐波产生的发展方向。