非连续谱FMCW雷达信号分析与处理

高频地波雷达工作在干扰严重的高频段,系统很难找到一段连续寂净的工作频段.为提高雷达抗干扰性能,用几个不连续的干净频带来合成系统的有效带宽.分析了一种非连续谱线性调频雷达信号;根据信号特点采用先速度后距离的二维处理方式;通过对每段信号进行分解、相位补偿、重构的方法来消除由频率跳变所引起的距离旁瓣增高,谱峰分裂、偏移等影响.仿真结果表明了该方法能有效地抑制旁瓣,实现目标的二维分辨.     

天地波组网雷达同步控制系统设计

天地波组网高频地波雷达采用天波发射、地波接收和地波发射、地波接收的形式实现对海洋表面动力学参数如海洋表面流场、风场等的监测,具有覆盖面积广、回波蕴含信息丰富等特点。由于采用收发分置模式,这种组网雷达需要解决接收站与发射站、以及多个接收站之间的同步问题,主要有时间、频率和相位三大同步。针对探测海洋动力学参数的要求,分析了天地波组网雷达对同步的需求,提出了同步控制系统的设计方案,包括基于授时GPS实现的系统外同步设计以及基于FPGA实现的系统内同步设计,并给出了相应的硬件和软件实现以及闭环和外场测试结果。该方案解决了天地波组网同步问题,海边进行的天地波组网现场实验也证明了该方案的正确性。     

舰载高频地波雷达(OTHR)平台运动对回波信号调制机理的研究

 本文基于高频地波舰载OTH(Over-The-Horizon)雷达后向散射回波信号的物理模型,在理论上分析并导出了揭示雷达平台运动、雷达系统参数、目标物理属性以及目标运动特性之间内在联系的舰载高频地波OTH雷达回波信号在Doppler域里的频谱展宽方程;深入分析了高频地波舰载OTH雷达平台运动对雷达回波信号高频相位的调制机理及平台运动对回波信号Doppler频谱结构的影响;推导了雷达平台运动与不同物理尺寸目标及不同运动状态目标相互作用的动态几何关系;给出了在雷达平台运动条件下静止面目标、静止点目标及运动面目标和运动点目标的回波信号频谱展宽表达式.这些基本关系式构成了在高频地波舰载OTH雷达系统中对海浪杂波特性和目标特性进行分析和研究及在展宽的一阶Bragg海浪谱中实现舰船目标分辨与检测的重要理论基础.文章最后通过对实测数据的分析与测量,证明了所得出的数学关系式的正确性.     

高效紧凑的高频地波雷达天线阵列设计

分析了高频地波雷达阵列单元天线和阵列的设计原理,提出并成功设计出了一套高效紧凑、一发八收、收发共用的高频地波海洋环境监测雷达天线阵列.计算机模拟和现场试验结果说明了本文设计方案的合理性.     

高频地波雷达射频干扰分离方法研究

针对高频地波雷达射频干扰抑制问题,研究基于独立分量分析(ICA)的单通道干扰分离方法,方法突破了常规ICA无法用于单接收通道下信号分离的条件限制,分析了高频地波雷达目标回波与射频干扰的周期性,并根据信号周期性与高频地波雷达相干积累时间长的特点,运用ICA方法实现了目标回波与射频干扰的分离,仿真实验与理论分析证明了该方法的有效性。     

高频地波雷达抑制瞬态干扰研究

高频地波雷达探测海洋状况和跟踪移动目标时,由于所处的高频段电磁环境极其恶劣,各种瞬态干扰会严重影响雷达的探测效果.对线性调频体制下雷达回波信号的处理进行了分析,讨论了抑制瞬态干扰的方法.构造了Hankel矩阵进行SVD分解[7]来抑制海杂波的影响,利用小波变换在距离时间序列上检测出瞬态干扰,在此基础上,使用基于最小二乘格形(LSL)自适应算法来恢复多普勒信号,抑制了瞬态干扰对雷达的影响.实测数据表明,它可有效地提高了高频地波雷达抗瞬态干扰的能力.     

Ka频段射频对消连续波雷达前端研制

介绍了一种全模拟Ka频段自适应射频对消技术,用于解决连续波雷达收发隔离不足的问题.该技术利用了幅度相等、相位相反矢量叠加后相互抵消的基本原理,采用毫米波解调器把泄露信号分解为I、Q信号,经有源滤波放大网络后再通过毫米波矢量调制器构造出与泄露信号等幅反相的矢量,并通过波导耦合器馈入接收通道与泄露信号叠加达到对消效果.采用此技术,研制出了一台带对消器的Ka频段单天线连续波雷达原理样机,在600 MHz对消带宽内,对消度达到25 dB以上,最大对消度35 dB.     

基于Duffing振子的HFSWR微弱目标参数估计研究

高频地波雷达广泛应用于海上目标以及海态探测,其研究越来越受到关注。为了提高高频地波雷达的探测性能,文中提出了一种基于Duffing振子的检测远距离目标船只的新方法。首先通过构造差分Duffing振子列,利用间歇混沌原理测量微弱雷达信号的频率。再根据临界幅值和相位的对应关系,通过多次测量解出微弱目标船只的幅值和相位信息。仿真实验验证了方法的有效性。     

基于CLEAN算法的非连续谱线性调频中断波信号处理

高频地波雷达工作在电磁频谱密集的短波频段,为了提高雷达抗干扰性能,可利用若干个干净频段合成雷达的有效带宽。研究了一种非连续谱线性调频中断雷达波形,提出了针对这种雷达波形的二维信号处理方案。仿真结果表明：该方案能有效地抑制距离旁瓣,提高回波信号检测目标的动态范围。     

高频地波雷达频谱监测仪的设计

高频地波雷达的工作很受外界环境和噪声的干扰,严重影响了雷达的信号质量。为了监测外界噪声的频谱,让雷达工作在信噪比较高的工作频段上,针对目前武汉大学海态实验室所研制的双频多通道高频地波雷达系统,设计了一种频谱监测仪,该频谱监测仪从高频地波雷达的工作波形设计与探测原理出发,采用外差式与快速傅里叶变换算法相结合的频谱监测设计方案,具有传统模拟式和数字式的频谱仪的优点,并通过设计及验证,完成了整个系统的设计,闭环实验结果表明能够有效检测到外部噪声,能够适用于新一代雷达系统,为后续雷达数据的采集和处理有更好的改善。     

基于极化二元阵雷达的空域虚拟极化滤波算法

极化滤波利用干扰信号和目标信号的极化状态差异,可有效抑制有源压制干扰,然而,现有极化雷达需要两路发射通道和接收通道,存在系统复杂、实现代价高等诸多困难。该文提出了一种新体制极化雷达模型极化二元阵雷达,该系统仅需一路发射通道和接收通道即可实现极化测量。基于极化二元阵天线的空域极化特性,建立了有源压制干扰、目标回波的接收信号模型,研究了抑制有源压制干扰的空域虚拟极化滤波算法,仿真实验结果表明:对于窄带噪声调频干扰,信干比(SIR)改善因子能达到20 dB以上。     

LFM连续波雷达信道设计及关键技术研究

LFM连续波雷达系统中,从发射通道泄露的强发射信号、近距离目标的强回波信号和天线罩的强反射信号会对接收机性能造成严重影响。低相噪高线性度的发射信号会显著提升雷达系统性能。介绍了LFM连续波雷达信道的设计。对其中的低相噪高线性度信号产生、收发隔离度控制和频率灵敏度控制(SFC)等关键技术进行了研究,这些技术在工程上有较高的应用价值。     

一种便携式伪随机编码超宽带人体感知雷达设计

该文提出了一种便携式伪随机编码超宽带人体感知雷达的设计方法。人体感知雷达主要包括对运动人体目标进行跟踪以及对静止人体目标的呼吸频率进行提取。为了获得较强的穿透能力与较好的距离分辨率,采用了载波为800 MHz的m序列作为雷达发射信号。为了减小雷达系统尺寸,采用高速DAC与FPGA直接合成m序列调制信号,发射信号的平均功率为5 dBm。接收机具有两个混合采样接收通道,第1通道用于实时获得参考码,第2通道用于接收雷达回波。为了提高雷达系统扫描率,采用FPGA内部的多个DSP内核级联来实现脉冲压缩的并行计算。另外,动目标跟踪算法与生命探测算法在Intel处理器内运行,将探测结果传给头盔上的微型显示器进行显示。最后,通过穿墙实验表明,该雷达能实时跟踪墙后16 m内的动目标,同时能提取墙后14 m内静止人体的呼吸频率。      

高频地波雷达基于海洋回波的通道幅度自校准方法

针对海洋回波的特性,以及高频地波雷达OSMAR2000的实际工作性能,提出一种基于海洋回波采样数据的自适应通道幅度软件校准方法。该方法不需要辅助信号源,能针对每一距离元进行通道幅度的实时校准,校准后的空间谱质量显著提高,并能在通道失效时给出示警信息。文中给出了现场实测数据的处理结果及比较。     

基于防撞雷达的分集相控阵设计方法

常规相控阵雷达通过移相发射空间合成的相参信号形成能量聚集的天线方向图,由于收发天线复用因此所合成的天线孔径要低于收发分置的MIMO雷达。该文首先通过理论推导MIMO雷达在探测性能上和相控阵雷达的一致性及区别,指出MIMO雷达的实质优势在于发射波束的数字赋形。然后设计一种基于防撞雷达的分集相控阵,发射端采用相控体制,接收端采用DBF数字波束形成,通过分析移相器位数对该雷达性能的约束,证明在指定波束指向上该雷达在避免产生正交信号的前提下能达到和MIMO雷达相同的虚拟孔径性能。最后通过计算机仿真,验证该方法的有效性和可行性。采用该雷达体制在保证合成波束宽度的前提下,能有效降低接收通道数,从而有效降低雷达成本并提高通道一致性。     

基于软件无线电的相控阵雷达系统研究

从软件无线电的概念出法,论述了在相控阵雷达系统中采用软件无线电技术的必要性和可能性;其次详细地论述了相控阵雷达系统中软件无线电的实现形式:即天线子系统,收、发子系统,信号处理子系统。最后对软件无线电技术在现代雷达中的发展进行了展望。     

毫米波段连续波雷达天线隔离度设计

收发系统间信号隔离度是连续波雷达天线设计的关键指标,它主导着连续波雷达系统的性能。针对本连续波雷达收发天线间具体的信号耦合通道,本文在收发天线间加装扼流槽,铺设微波吸波材料以及安装具有滤波功能的微波光子晶体结构等隔离措施,提高了收发天线间的隔离度。     

基于DDS的有源相控阵天线

有源相控阵天线不仅能提高通信系统的性能,而且还能扩充其功能,所以在通信领域的应用越来越广泛.本文介绍一种没有高频移相器的8单元有源相控阵天线系统,它由平面天线阵、数字T/R组件、接收DBF和系统控制分析软件等组成.其基本原理是在发射模式下,利用直接数字合成(DDS)代替传统的高频移相器和衰减器.由于DDS的工作频率比较低,需要通过上变频到系统所需要的工作频率(2.0GHz).在发射模式下,通过控制DDS完成发射波束形成所必需的幅度、相位加权和上变频所必需的本振信号;在接收模式下,则利用DDS技术产生接收信号下变频所必需的本振信号,然后采用DBF技术形成接收波束.文中详细介绍了基于DDS的有源相控阵天线的实现方法和实验结果.通过8单元基于DDS的有源相控阵天线系统的研究,证实了DDS技术在相控阵天线中应用的显著优点和相控阵天线在通信领域具有潜在应用市场.     

交叉相位调制对密集波分复用系统性能的影响

研究了交叉相位调制对密集波分复用系统性能的影响 ,分析了干扰信道为正弦调制时交叉相位调制效应对考察信道相位的影响 ,在此基础上 ,建立任意信号通过具有交叉相位调制效应的信道时的系统模型 ,并将该模型应用于基带不归零码数字信号传输的情形 ,计算了由交叉相位调制引起的系统光功率代价。结果表明 ,交叉相位调制效应对高速率调制系统的性能具有一定的影响 ,应该在系统设计时的功率预算中予以考虑。     

一种发射通道校正技术的实现

高机动性是雷达的重要指标之一,而相控阵雷达会因环境条件的变化造成波束指向精度下降及雷达性能的下降.分析了导致一个由多个行线阵组成的相控阵雷达系统发射波束指向精度下降的各种因素,以及寻找发射通道初始相位不一致导致雷达性能严重下降问题的最佳解决途径,给出了发射通道实时校正的工作原理,并详细论述了发射通道校正技术的实现方法.最后,以某高机动雷达为例,应用该方法进行实时校正得到的实际效果满足雷达波束指向精度对各发射通道相位一致性的要求.