降低调频步进信号副瓣的方法研究

调频步进信号是高空间分辨率雷达常用的宽带雷达信号,该信号综合了线性调频信号和频率步进信号的特点,其步进值Δf和脉冲宽度Tp的乘积可以远远大于1。但该信号进行压缩后具有大的副瓣(包括旁瓣和栅瓣)。有可能导致掩盖小的目标或者被误认为目标,因此必须对其减小。文中对线性加窗、非线性加窗以及非线性步进频率等多种降低调频步进信号副瓣的方法进行了研究;并还提出了按正切函数步进的非线性步进调频信号模型,相比于线性步进调频信号具有更低的副瓣。     

一种线性调频信号超低旁瓣脉冲压缩方法

雷达脉冲压缩希望具有超低距离旁瓣的特征,线性调频信号采用加窗方式可达到约-35 dB的距离旁瓣电平。基于超低旁瓣电平信号设计方法,在不考虑信噪比损失条件下,提出了一种新的超低旁瓣的脉冲压缩方法,基本思想是针对给定线性调频信号,频率滤波权值采用超低频旁瓣频域信号与线性调频信号频域的比值,可以将接收端旁瓣电平输出最低到-120 dB。同时,从理论上和数值结果中分析了信噪比损失、延迟敏感性等问题。     

一种调频步进频雷达高速目标成像的新算法

线性调频子脉冲步进频信号已经在雷达ISAR成像中获得了一定的应用。文中提出了线性调频步进频雷达在低信噪比条件下对高速目标ISAR成像的一种新方法。该方法首先对同频点脉冲应用Keystone变换校正距离走动并进行相参积累以获得高信噪比,从而在较高信噪比下精确估计目标平动速度并有效实施速度补偿,然后通过步进频处理合成距离维高分辨,从而提高了ISAR成像质量。通过理论分析与计算机仿真证明了文中方法的有效性。     

基于GASA算法和调频函数的NLFM波形设计

与线性调频信号相比,非线性调频信号无需加权就可以获得很低的距离旁瓣,而且没有信噪比损失,在脉压雷达中得到广泛的应用。一般地,设计非线性调频信号都采用基于相位逗留原理的窗函数法,但是设计的波形有很高的距离旁瓣。在分析了窗函数法设计非线性调频信号的基础上,根据一种新的调频函数数学模型,提出了一种用GASA算法来产生非线性调频信号的新方法,并给出了仿真实例,仿真验证了该算法的有效性。通过该方法获得了脉压后低副瓣的非线性调频信号,可以提高脉冲压缩性能。     

调频步进雷达信号运动补偿的速度估计误差容限研究

调频步进雷达信号是一种速度敏感信号,对目标运动速度估计的要求较高。本文对调频步进雷达信号的信号处理过程进行了严格的理论推导,得到了跳频间隔、脉内带宽、采样率、脉宽、脉冲重复周期与速度估计误差容限之间的理论关系,对雷达系统参数设计以及新体制雷达的研发有重要的指导意义。     

随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法研究

传统步进频率波形不模糊距离窗大小受载频步进量制约,将会导致距离像混叠等问题.针对此问题,基于压缩感知理论,研究了一种随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法.首先对子脉冲进行脉压（Dechirp）处理,将处理后的回波信号看作为具有等效带宽线性调频信号回波的量测数据;其次根据子脉冲随机发射方式构造相应的量测矩阵,得到随机稀疏调频步进信号的压缩感知重构模型,并采用压缩感知重构算法得到高分辨一维距离像.最后,对该方法不模糊距离窗大小进行了分析,并给出了影响不模糊距离窗大小的因素和参数设置原则.所研究方法通过将随机稀疏调频步进信号的距离像合成处理等效为LFM信号的距离像合成过程,既降低了载频步进量对不模糊距离窗大小的限制,克服了距离像混叠问题,又提高了距离像合成性能.仿真实验进一步验证了本文方法的有效性.     

多相脉压编码在旁瓣抑制下的多普勒性能

由频率调制导出的 P3、P4多相码是一类常见的脉冲压缩信号 ,已提出的几种旁瓣抑制技术可用于降低这类脉压信号的压缩输出旁瓣。本文主要研究在使用这几种旁瓣抑制技术时 ,多普勒频移对 P3、P4多相码压缩输出性能的影响 ,包括多普勒频移对输出峰值旁瓣电平 (PSL )以及信噪比 (SNR)损失的影响。文中给出了计算机仿真结果。     

混沌二相码脉冲压缩性能分析

编码信号是多普勒敏感信号,回波多普勒频移的存在会导致编码信号的脉冲压缩性能下降。文中从积分旁瓣比以及信噪比损失两方面分析了多普勒频移对混沌二相码信号压缩性能的影响,并通过仿真验证了分析的正确性。     

多相脉压缩码在旁瓣抑制下的多普勒性能

由频率调制导出的P3、P4多相码是一类常见的脉冲压缩信号，已提出的几种旁瓣抑制技术可用于降低这类脉压信号的压缩输出旁瓣。本文主要研究在使用这几种旁瓣抑制技术时，多普勒频移对P3、P4多相码压缩输出性能的影响，包括多普勒频移对输出峰值旁瓣电平（PSL）以及信噪比（SNR）损失的影响。文中给出了计算机仿真结果。     

可重构非线性调频信号的设计与实现

与线性调频信号相比,非线性调频信号的频谱更接近理想的窗函数。其由匹配滤波器经过脉冲压缩处理后,无需进行加权处理就可以得到很高主副瓣比的脉冲压缩信号,同时不会降低系统的信噪比,因此能满足对输出信号信噪比要求很高的雷达系统的需求。文章首先介绍了非线性调频信号的设计思想;其次在Matlab软件平台针对不同窗函数实现的非线性调频信号进行仿真;最后在FPGA中采用泰勒窗函数设计实现了非线性调频信号,并在硬件上进行测试和验证。结果表明,采用泰勒窗函数实现的非线性调频信号的脉冲压缩后主副瓣比达到42dB。     

基于NLFM的超低旁瓣脉冲压缩方法研究

在新型的天气雷达中,由于地面杂波反射强度能达到30~55dB,为了测量雨水强度,要求旁瓣电平小于60dB。相对于线性调频信号通过幅度加权得到低旁瓣输出,非线性调频信号(NLFM)无需加权就可以得到很低的主副瓣比,因此没有加权引起的信噪比损失和主瓣展宽等问题。但是对非线性调频信号直接匹配滤波只能获得-40dB左右的主副瓣比,无法满足天气雷达实际应用的需要,因此文中提出一种基于非线性调频信号的改进设计方法,仿真结果表明,该方法可以有效降低旁瓣电平,获得-73dB的主副瓣比,但也会引入一定的信噪比(SNR)损失。     

一种低旁瓣混沌雷达波形设计方法

传统的线性调频雷达波形,其自相关函数旁瓣较高,虽然可以经过切趾滤波处理降低旁瓣,但有一定程度的信噪比损失。针对这一问题,本文提出利用初始值优化过后的Lorenz系统的变量进行混沌调频,不但可以得到更好的自相关特性,而且没有信噪比损失,同时保持了混沌信号的类随机特性和较强的抗干扰性能(ECCM)。仿真结果表明,在没有加窗处理的情况下,可得到具有-39.53dB峰值旁瓣的Lorenz混沌调频雷达信号,比切趾滤波后的线性调频波旁瓣更低,是理想的雷达信号。     

单脉冲脉内互补低距离旁瓣雷达波形设计

雷达脉冲压缩的距离旁瓣较高将会导致遮蔽效应的产生,已有的低旁瓣波形设计都是基于全脉冲相关进行处理。本文利用波形组合的方法进行波形设计,基于单脉冲脉内分段脉压信号处理方式和互补码自相关求和零旁瓣特征相结合,利用频域正交设计,将两个或多个互补序列调制至不同频点以子脉冲的形式分段合并为恒模单脉冲雷达波形。仿真试验表明,本文设计的单脉冲脉内互补低旁瓣波形脉压后的峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平较低,分段脉压结合互补码零旁瓣特征的信号处理方式虽然会导致0.89 dB左右的信号处理增益损失和主瓣展宽,但却能够突破部分相位编码信号的峰值旁瓣电平下限。强弱目标场景仿真表明,与线性调频信号相比,本文提出的雷达波形不会导致强目标的副瓣对弱目标的遮掩。恒虚警检测仿真表明,在剔除强目标峰值后,本文所提波形对弱目标的检测概率要优于传统的线性调频信号。      

一种改进窗函数非线性组合法的旁瓣抑制性能研究

为解决在雷达脉冲压缩过程中通过海明窗、汉宁窗等加权方式降低旁瓣而引起主瓣展宽、分辨率下降的问题,提出了一种以常用窗函数为基窗函数的改进窗函数非线性组合法。首先,相较于基窗函数,基于窗函数加权脉冲压缩的原理,证明窗函数线性组合法在主瓣展宽不变时可获得更好的旁瓣抑制能力;并在此基础上进一步证明改进的窗函数非线性组合法具有更优的旁瓣抑制能力。然后,通过对改进的窗函数非线性组合法在三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等作为基窗函数时的脉冲压缩性能仿真与分析,验证了该方法使用不同基窗函数均可在主瓣展宽不变、信噪比损失增加低于0.5 dB的前提下,将峰值旁瓣相比凯塞窗降低4 dB以上、相比几种常用窗函数降低7 dB以上。最后,通过多目标的仿真实验验证,相比于不同的基窗函数,改进窗函数非线性组合法具有更优的弱小目标检测能力。     

基于动态优化的非线性调频信号设计

由于非线性调频信号(NLFM)无需加权就可获得很高的主副瓣比,没有加权失配所引起的信噪比损失,在雷达系统中,得到广泛的应用.本文采用改进的动态优化法对某雷达大时宽、小压缩比、高多普勒频率非线性调频信号进行优化设计.获得高的主副瓣比、小的主瓣展宽系数和宽的多普勒容限,改善了脉压的性能.     

S型非线性调频信号的谱修正脉压研究

首先阐述了非线性调频信号的设计原理,介绍了S型非线性调频信号的波形设计方法。针对匹配后脉压主副比还不满足雷达工作的实际要求,对匹配后输出波形采用谱修正技术,对一组不同BT值的信号进行了仿真,与频域加窗方法进行了对比。仿真数据表明此方法提高了脉压后的主副比,且SNR损失和主瓣展宽小,有一定的实用性,并对其数字脉压的工程实现有一定的指导意义。     

基于Golay互补序列空时编码的MIMO雷达波形设计

针对多输入多输出(MIMO)雷达正交波形设计中数值优化方法所得波形脉冲压缩旁瓣较高的问题,该文提出一种基于Golay互补序列空时编码的设计方法。该方法利用Golay互补序列的互补性,并通过对序列构成的脉冲串进行扩展的空时编码,减小了波形的自相关旁瓣和互相关,从而降低了脉冲压缩波形的旁瓣;然后,为解决多普勒频移导致波形检测性能下降的问题,利用零空间向量加权法对脉冲压缩后波形进行多普勒补偿,显著提高了其目标检测能力。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

高频雷达去斜脉压加权处理分析

在高频雷达回波的去斜脉压中，去斜后各个单频脉冲在时间上不对齐，当用权函数压低旁瓣时，对各个单频脉冲有效的只是权函数的不同分段，且这些函数段通常是不对称的，导致了旁瓣电平抬高。该文在给定工作条件下，对加海明权函数时去斜脉压的最大旁瓣电平、以及加权引起的信噪比损失和主瓣展宽系数进行了定量计算和分析。     

一种高效快速的二相码旁瓣抑制算法

高效的旁瓣抑制能力可以提高雷达对微弱目标的检测能力,传统的旁瓣抑制方法中,递归最小二乘算法（RLS）不仅数值稳定性差,而且运算量大。通过合理构建脉冲压缩后的信号模型,提出一种基于横向滤波器的快速旁瓣抑制算法。该算法采用投影技术和向量空间法,不仅大大减小了运算量,而且具有高效的旁瓣抑制特性。仿真实验表明：该算法迭代2次就可收敛于真值,迭代5次即可达到RLS算法迭代100次的旁瓣抑制效果,并且信噪比损失要低于RLS算法。