宽带相控阵雷达的设计准则与发展方向

宽带相控阵雷达是一种新型的成像雷达,在弹道导弹防御(BMD)中有着重要的应用。首先回顾了国外宽带成像雷达的发展,分析了宽带相控阵雷达的波形选择、子阵的选择及自适应波束形成的实现结构,并给出了有源固态宽带相控阵雷达宽带线性调频Stretch处理的信号处理组成框图,提出了宽带相控阵雷达的未来发展方向。所提的设计准则与给出的发展方向对未来弹道导弹防御雷达的研制有一定的参考意义。     

宽带相控阵雷达中波束形成问题的研究

多功能宽带相控阵雷达可以灵活地切换于多种工作模式和实现高分辨成像,成为相控阵雷达发展的重要方向。工作在成像模式时,系统采用具有一定带宽的信号,传统窄带波束形成的方法在宽带相控阵雷达中不再适用。对宽带相控阵雷达中波束形成问题进行了讨论,对波束方向图的畸变给出了定量分析和实验结果。在此基础上,提出了频域宽带波束形成方法中频率柜划分的依据。     

基于DDS的宽带雷达回波信号模拟技术研究

针对宽带线性调频体制雷达,提出了一种目标中频回波信号的模拟方法。通过分析雷达回波的去斜率解调原理,得到目标中频回波信号的特征表达式。然后利用直接数字合成(direct digital synthesize,DDS)技术生成数字载频,用数字信号处理器(digital signal processor,DSP)计算目标的基带特征数据,采用正交数字上变频的方法,产生目标的中频回波信号。文中对相关技术作了比较详细的介绍,给出了模拟系统的结构框图。经过高性能示波器和目标特征提取软件对信号的分析,证明了该方法模拟目标中频回波的有效性。     

孔径渡越时间对一维距离成像的影响分析

通过对宽带相控阵雷达扫描时孔径渡越时间对宽带线性调频信号成像性能影响的分析,得出了相控 阵雷达空间扫描只产生目标一维距离像主瓣宽度展宽与一维距离像整体平移的重要结论,并提出了补偿方法。实 验数据证明,这种补偿方法对宽带相控阵雷达是否需要加延时线进行空间补偿具有重要的参考意义。     

基于极化状态配置的宽带相控阵极化控制方法

传统的固定极化状态存在交叉极化隔离度低且有效的扫描角度范围窄等问题,制约了相控阵雷达中极化信息的充分利用.为提高交叉极化隔离度,并解决宽带相控阵中波束方向图畸变问题,提出一种基于极化状态配置方法的宽带相控阵极化方向图综合方案.通过优化不同波束指向的极化状态,并利用有限长单位冲激响应(finite impulse res...     

采用数字方法实现宽带线性调频信号产生

介绍一个采用数字方法实现的UHF波段宽带线性调频信号产生系统的设计。在研究两种主要线性调频信号数字生产方法的基础上 ,依据波形存储直读法 ,提出了一种宽带线性调频信号产生方案 ,深入探讨了系统实现的关键技术 ,并进行了系统实现和测试。测试结果表明 ,所提出的方法是可行的。     

相控阵雷达的在线注入式中频目标信号模拟方法

提出了一种新的在线注入式相控阵雷达中频目标信号模拟方法,以线性调频信号为例,结合相控阵雷达目标回波的多通道接收特点,建立了和差信号的模型;然后研究了模拟产生的目标回波信号与雷达接收的原始回波信号的合成过程,给出了相应的合成方法,并且详细讨论了合成过程中的各种状态,对其中一些合成过程进行了仿真验证。研究为今后在线注入式相控阵雷达中频目标模拟器的研制提供了理论指导和设计借鉴。     

宽带线性调频信号Stretch处理误差获取与补偿

宽带线性调频信号是宽带高分辨率雷达的一种信号形式,在实际应用中可采用Stretch处理来降低A/D采样速率的要求。先推导了系统有误差时线性调频信号Stretch处理的雷达接收回波数学模型,提出误差估计的方法,并针对Stretch处理的时变特性提出了线性调频信号Stretch处理的误差补偿方法。仿真实验表明该方法对宽带线性调频信号误差的估计与补偿是有效的。     

宽带线性调频雷达信号多普勒效应分析与处理

宽带线性调频信号是地基宽带成像雷达的一种常用波形。先推导了目标运动时宽带线性调频信号Stretch处理的雷达回波数学模型,利用宽带模糊函数(WBAF)分析了目标运动对该信号的影响,得出了该信号形式的多普勒容限,同时也分析了目标加速度对目标距离像的影响,并提出了该信号的多普勒处理补偿的方法与不需要加速度补偿的条件。模拟实验表明,宽带线性调频信号的多普勒效应分析与补偿处理方法是有效的     

宽带雷达通信一体化波形设计与雷达成像方法研究

雷达与通信系统一体化可以实现电子资源的共享。提出并设计了一种宽带雷达通信一体化波形--随机调制线性调频步进信号,在实现雷达成像的同时实现数据通信。该信号充分利用现有的随机步进线性调频信号波形设计上的高度灵活性特点,以其子脉冲的载波频率调制通信数据,以子脉冲调频斜率的方向表示地址信息,实现了点到多点通信;分析计算了一体化信号下的信道容量、多址信号的正交性和接收机错误概率等通信性能指标;提出了随机化预处理方法来解决一体化信号在雷达成像中的问题,利用统计相关法实现宽带雷达的一维距离成像,提出并推导了部分参数对成像效果的影响。最后,从通信和雷达成像两方面仿真验证了该一体化信号的可用性和有效性。     

宽带LFM信号的压缩感知测向算法

在采用均匀圆阵对宽带线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号进行测向时,由于满足奈奎斯特采样所需采样数据量很大,加重了实时处理系统负担。针对这一问题,在小孔径圆阵环境下提出并构建了基于压缩感知理论的时差测向模型,以较少的观测点实现了信号的波达方向估计。研究结果表明,应用所提的基于压缩感知的分数时延估计法对宽带LFM信号测向时,能够获得与分数时延估计测向算法相似的测向精度,并且大量减少了数据的运算量,提高了算法的时间效率。     

时频栅格误差条件下的双基地MIMO雷达角度估计

研究了时频栅格误差引起的匹配滤波器失配下双基地多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达的角度估计问题。首先,建立了存在时延和多普勒频率栅格误差条件下的双基地MIMO雷达信号模型;其次,推导了正交频分复用线性调频信号和相位编码信号的栅格误差失配矩阵,并分析了其对目标收发角度估计的影响;再次,针对正交频分复用线性调频信号,提出了平行因子和最小二乘相结合的发射角度估计算法,该方法能够有效减小栅格误差失配矩阵对发射角度估计的影响;最后,仿真实验表明,栅格误差失配矩阵对相位编码信号的角度估计影响较小,但对正交频分复用线性调频信号的发射角度估计则会产生较大的影响,从而进一步验证了理论分析的正确性。     

基于LFM子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法

在宽带雷达目标回波信号的半实物计算中,需要同时满足实时性和仿真精度的要求。提出一种基于线性调频(linear frequency modulation,LFM)子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法,将LFM脉冲信号分成若干个窄带、短时线性调频子脉冲,通过计算各个子脉冲对应的目标回波信号,来重构全脉冲的宽带目标回波信号。采用这种方法可大幅度减少算法的运算量,显著降低了算法对硬件资源的要求,提高了算法的实时性。计算机仿真结果证明了方法的可行性并具有较高的计算精度。     

SRV constraint based FIB design for wideband linear array

Frequency-invariant beamformer (FIB) design is a key issue in wideband array signal processing. To use commonly wideband linear array with tapped delay line (TDL) structure and complex weights, the FIB design is provided according to the rule of minimizing the sidelobe level of the beampattern at the reference frequency while keeping the distortionless response constraint in the mainlobe direction at the reference frequency, the norm constraint of the weight vector and the amplitude constraint of the averaged spatial response variation (SRV). This kind of beamformer design problem can be solved with the interior-point method after being converted to the form of standard second order cone programming (SOCP). The computer simulations are presented which illustrate the effectiveness of our FIB design method for the wideband linear array with TDL structure and complex weights.     

基于圆阵干涉仪的被动导引头宽带测向方法

被动雷达导引头使用干涉仪进行宽带测向时存在角度模糊。多基线解模糊方法受限于导引头天线安装体积和天线单元直径。探讨了基于圆阵干涉仪的宽带测向问题,提出一种快速宽频段解模糊方法,可根据入射角度选择参考基线组以实现全方位高精度测量。仿真结果表明了此方法的正确性和有效性。     

宽带信号辐射源径向加速度估计算法

提出了一种利用相参脉冲串信号估计脉冲重复周期变化率的宽带信号辐射源径向加速度估计方法。为了解决电子侦察接收机采样间隔与辐射源脉冲重复周期不匹配造成的脉冲边沿到达时间（time of arrival, TOA）估计偏差问题,采用了分数时延估计算法对脉冲间时延进行估计。获得精确的脉冲TOA后用最小二乘法提取径向加速度信息。给出了该方法目标径向加速度估计所能达到的误差下限,仿真结果接近该下限,具有很高的精度。本算法适用于线性调频和非线性调频等宽带信号。     

一种非理想阵列的快速宽带信号方位估计算法

针对宽带信号方向估计算法需要进行初次估计和进行多次奇异值分解的问题,提出了在传感器阵列存在误差的情况下,基于Prony-Lanczos方法的快速宽带信号方位估计算法。方法将接收信号转换到频率域内,分离阵列流形中信号方向和阵列参数;其次,在考虑阵列互耦的情况下,采用快速奇异值分解的方法求取奇异向量,并利用奇异向量构造聚焦矩阵;最后,利用聚焦求和窄带方位估计对宽带信号进行方法估计。仿真试验表明,存在阵列误差的情况下,本算法具有较好的分辨率和较低的计算复杂度和鲁棒性。     

离散分数阶Fourier变换的LFM信号时延估计

根据Ozaktas的采样型离散分数阶Fourier变换算法,针对线性调频信号,结合分数阶Fourier变换对线性调频(LFM)信号的独特聚集性,研究了基于Ozaktas离散分数阶Fourier变换的含多普勒的LFM信号时延估计,给出了线性调频体制雷达分数阶Fourier域的目标检测与测距具体实现,并与经典数字脉压对雷达目标测距的分辨力、时延估计误差、运算量进行对比分析,结果验证了基于Ozaktas离散分数阶Fourier变换时延估计的可行性及有效性。     

基于组合噪声调频信号的高速目标参数估计

宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是宽带互模糊函数庞大的运算量限制了其在实际工程中的应用,为此提出了一种基于组合噪声调频信号的高速目标参数估计方法。该方法首先将回波信号共轭自混频来抑制多普勒敏感,然后对自混频信号进行短时相关运算,并通过高斯拟合获得分段的时延精确解,最后利用最小二乘算法求得目标参数。该方法通过自混频过程获得的组合噪声调频信号具有更高的时延分辨力,提出的高斯拟合方法较经典的抛物线插值方法精度更高,整个算法无需宽带模糊函数所需的时域重构运算及二维搜索过程,运算复杂度大大降低,适用于实际工程应用。仿真结果验证了本文算法的有效性。     

一种极化分集制导雷达及低截获概率信号设计

研究了一种基于极化分集阵列的主动式弹载相控阵雷达及其信号设计问题。阐述了该制导雷达极化分集阵列的设计思想和雷达系统结构;设计的雷达发射信号为：在脉冲内部采用线性调频或者相位编码脉冲压缩信号、在脉冲组之间采用时域波形和极化状态的同时捷变,采用脉冲压缩技术以实现高距离分辨率和探测距离,综合采用脉冲压缩技术和极化编码技术有效提高雷达的低截获概率性能,采用极化估值与检测技术提高雷达的抗干扰能力。建立了双极化发射信号的数学模型,论述了双极化回波信号的处理方法,仿真分析了其抗干扰性能。研究结果表明,该新体制制导雷达具有良好的抗移频干扰和延时干扰的能力,电子战性能更为优良。