雷达频域脉压处理中特殊旁瓣的抑制

现代雷达系统的线性调频、非线性调频和相位编码信号是应用最为广泛的几种脉冲压缩信号,当回波信号出现在某特定时刻时,采用传统频域方法来进行脉冲压缩处理会使脉冲压缩输出有一个较大的特殊旁瓣,此旁瓣将影响雷达信号检测。文中主要以线性调频信号为例分析了产生这种特殊旁瓣的原因,提出了两种抑制方法,并已应用于实际雷达系统中。     

相控阵天气雷达脉压距离旁瓣抑制研究

针对所采用的脉冲压缩技术带来的距离旁瓣影响大气测量的问题,文中首先描述了脉冲压缩技术的特点和脉冲压缩技术的原理,使用MATLAB语言工具,仿真计算了线性调频、非线性调频和相位编码等波形脉冲压缩以后距离旁瓣的水平,并分析了这几种脉冲压缩波形对距离旁瓣抑制的效果,给出了适合相控阵天气雷达大气探测使用的波形.     

线性调频脉冲压缩技术及其在雷达系统中的应用

对目前在雷达信号处理系统中应用较为广泛的脉冲压缩技术进行了介绍,主要是线性调频的脉冲压缩信号。首先对脉冲压缩和线性调频脉冲信号进行了介绍,然后研究了线性调频信号的压缩过程及其压缩方法。由于在压缩过程中,会在窄脉冲两侧不可避免地产生以辛格函数为包络的旁瓣,旁瓣的存在会大大降低多目标分辨能力,故最后介绍了用于旁瓣抑制的加权处理方法。     

基于FPGA的非线性调频信号脉冲压缩的实现

非线性调频信号在信号设计时即考虑到脉冲压缩信号距离旁瓣的抑制,无需在硬件实现中添加加权网络抑制距离旁瓣。文中介绍了非线性调频信号的设计方法,通过Matlab仿真验证了不同设计方法的非线性调频信号的脉冲压缩性能。并在FPGA仿真环境下实现了带宽30 MHz,采样率为100 MHz,输入信号量化位数为16 bit,时长为10.24 μs的线性和非线性调频信号的脉冲压缩。     

影响线性调频脉冲压缩效果的因素分析

分析了雷达信号处理中线性调频脉冲压缩的时频特征,根据雷达信号处理机对线性调频脉冲压缩频域处理机制,从信号处理机分段处理回波数据、失配等方面,详细讨论了影响线性调频脉冲压缩效果的因素。为检测雷达脉冲压缩效果,给出了脉冲压缩效果评价指标:脉压比、多普勒容限和距离旁瓣抑制能力。针对脉冲压缩性能指标,提出了对其进行静态测试的方法。     

基于幅度加权的预失真线性调频超声编码激励

为了提高医学超声成像的轴向分辨力和确保对比度,该文提出一种基于幅度加权的预失真线性调频编码新方法.该方法将线性调频发射信号幅度加权技术和回波信号旁瓣抑制技术相结合,一方面补偿超声探头对发射信号的影响,使得回波信号的带宽不局限于探头,提高轴向分辨力;另一方面消除发射信号幅频特性的菲涅耳波纹,提高发射信号的带宽并采用失配滤波器进行脉冲压缩,实现旁瓣抑制,确保成像对比度.仿真结果表明:相对恒包络线性调频编码,预失真线性调频编码方法不仅提高了轴向分辨力,而且最大旁瓣幅度减小至-48 dB以下,满足医学成像对比度要求.FieldII仿真B超图像结果表明:恒包络线性调频和预失真线性调频编码方法的轴向分辨力分别是0.35 mm和0.25 mm.     

基于滑窗滤波器的LFM-BC雷达脉冲压缩信号旁瓣抑制

研究了一种由线性调频与二相码组合而成的雷达脉冲压缩信号,给出了这类信号的表达式。文中提出了5点滑窗法线性调频旁瓣抑制滤波器,同时,针对LFM-BC雷达信号旁瓣抑制中需要进行双加权的问题,设计了一种基于5点滑窗法的旁瓣抑制加权网络。仿真实验证明,这种新的旁瓣抑制方法可以完成LFM-BC雷达信号的旁瓣抑制,同时降低了LFM-BC雷达信号脉压系统中加权滤波网络设计的复杂性。     

谱修正旁瓣抑制技术的研究与应用

小时宽带宽积脉冲压缩信号经加权后,主副比仍不能满足实际雷达工作需求。采用谱修正技术对线性调频信号和非线性调频信号进行旁瓣抑制,并与直接匹配滤波和频域加权的方法进行对比。仿真结果显示,该方法能够使脉冲压缩的主旁瓣比提高,且主瓣展宽和信噪比损失较小。实测数据表明该方法可有效应用于工程实践。     

小时间带宽积线性调频信号的脉冲压缩研究

脉冲压缩技术已非常成熟,并广泛应用到雷达系统中, 文中不作全面阐述,仅对小时宽带宽积线性调频信号的脉压旁瓣抑制性能进行研究。在综合考虑脉压旁瓣、信噪比损失、主瓣宽度以及多普勒敏感性等因素基础上,用遗传算法对脉压旁瓣抑制性能进行优化,实现超低脉压旁瓣和低信噪比损失。仿真与实验结果表明,优化后的脉压旁瓣具有超低旁瓣特性,完全满足信号处理的要求。     

超声线性调频信号脉冲压缩的旁瓣特性研究

在超声成像中,峰值旁瓣过高形成伪像,影响超声成像质量。针对超声换能器的特性,研究线性调频信号激励超声换能器后的带宽、扫描时间与脉冲压缩峰值旁瓣水平相关性,设计相应的调制/滤波方案抑制超声成像峰值旁瓣水平。理论分析和实验结果表明,线性调频信号激励换能器脉冲压缩后的峰值旁瓣水平分别随着线性调频信号带宽和扫描时间的增加而降低,通过比对分析理论与实验的差值,得到误差函数erf(B)、erf(T);与tukey窗函数和Dolph-Chebyshev窗函数调制/滤波方案相比,kaiser窗函数调制/滤波方案更好地解决了脉冲压缩分辨率和峰值旁瓣水平的折衷问题,为最佳调制/滤波方案。     

QAM-OFDM雷达通信共享信号长时间相参积累算法

QAM-OFDM(Quadrature Amplitude Modulation-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)雷达通信共享信号因携带随机通信信息,其脉压旁瓣的随机性较大,类似噪声的影响。针对该问题,采用基于Keystone变换的长时间相参积累算法抑制其旁瓣。在共享信号模型的基础上,分析了其脉压旁瓣受随机通信信息的影响以及采用长时间相参积累抑制其旁瓣的可行性,然后采用Keystone变换校正其长时间相参积累产生的距离单元走动,并进行多普勒模糊补偿处理。理论分析和仿真结果表明,该方法使得回波能量积累集中,能有效实现共享信号脉压旁瓣的抑制。     

A pulse compression system employing a linear FM Gaussian signal

Some of the factors involved in the design of a radar pulse compression system are discussed. These include the compression ratio, the detailed characteristics of the signal, the sidelobe level of the receiver output waveform (signal autocorrelation function), the sensitivity of the sidelobe level to Doppler frequency shift in the signal, and the relative complexity of the equipment required to generate and receive the signal. A signal of Gaussian envelope and linear frequency modulation is shown to have an autocorrelation function of Gaussian shape. When the receiver is designed to autocorrelate the linear FM Gaussian signal, it is shown that the shape of the receiver output waveform does not change when the input signal has a Doppler frequency shift. The design and construction of equipment used to generate and receive the signal are discussed. In operating equipment with a compression ratio of about 50 to one, sidelobe levels 40 db below the peak amplitude of the receiver output waveform are achieved, and the shape of the receiver output wave-form does not change appreciably until the Doppler frequency shift exceeds 25 per cent of the 3-db signal bandwidth.     

MIMO雷达中的谱修正旁瓣抑制技术研究

谱修正是一种简单有效的抑制脉压旁瓣的方法,通过对信号的频谱整形,抑制信号带内起伏,并采用频域加窗达到控制脉压信号距离旁瓣的目的。MIMO雷达常用的正交信号经脉冲压缩后存在不希望的距离旁瓣,若直接将谱修正技术用于MIMO雷达各个子带信号脉压处理,由于子带间信号互相关的影响,将不能获得较好的距离旁瓣抑制效果。本文针对该问题,提出了一种对MIMO雷达综合信号进行谱修正和频域加窗的方法,可以更有效地抑制脉压距离旁瓣。仿真结果显示,该方法能取得40dB以上的主副比,且能有效降低系统的复杂度和运算量,在多普勒和角度偏差不大的情况下,其峰值旁瓣电平明显低于传统的匹配滤波。      

对脉压雷达的多相位分段调制干扰方法

针对间歇采样重复转发干扰对目标速度无法产生欺骗且容易被敌方识别的缺点,提出一种对脉压雷达的多相位分段调制干扰方法。对该方法的基本原理进行说明,建立干扰信号的数学模型,推导干扰信号的幅相特性和脉冲压缩结果,以采用线性调频信号的脉压雷达为平台,分析了该方法对脉压雷达的干扰效果。最后对相关干扰效果进行仿真验证,结果表明,与间歇采样重复转发干扰相比,所提干扰方法有较高干扰功率利用率,能够对目标形成灵活可靠的遮盖效果。     

S型非线性调频雷达信号优化方法

实际雷达处理系统中,脉冲压缩通过数字方式实现,因此回波采样时存在一定的离散采样误差。传统方法设计的S型非线性调频（NLFM）信号进行脉冲压缩时受离散采样误差影响较大,这个影响可以通过提高系统采样频率来减小,然而提高采样频率会使运算量剧增。鉴于此,针对离散采样误差对传统S型NLFM信号进行优化,优化后的S型NLFM信号在实际雷达系统常用的采样频率下就能将离散采样误差给脉冲压缩结果带来的影响降到很小,提高了脉压主副比,仿真结果验证了该优化方法的有效性。     

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.     

气象雷达超低副瓣失配滤波处理技术研究

在雷达信号处理中,通过匹配滤波进行脉冲压缩可以获得最大化的信噪比,有效地减小了雷达回波中噪声对信号的影响。然而,脉冲压缩的输出具有较高的距离旁瓣,在气象雷达探测中,由于空间分布的散射粒子之间反射强度相差较大,弱散射粒子的回波容易掩没在强散射粒子的旁瓣中,因此有超低旁瓣的需求。本文主要研究了能够降低旁瓣的非线性调频（NLFM）波形和最小积分旁瓣水平（ISL）失配滤波器,分析了多普勒频移对其性能的影响,并在最小ISL滤波器的基础上通过进一步对滤波器系数加权的方法,使得在回波具有多普勒频移的情况下也能达到超低旁瓣的性能。      

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。     

盲分离算法和FRFT联合抗雷达主瓣干扰技术研究

压制干扰信号从天线主瓣进入雷达接收机,会严重影响雷达的性能,通常的副瓣抗干扰技术难以奏效。而基于盲源分离算法(BSS)的抗主瓣干扰技术在低信噪比条件下性能恶化,因此本文提出了BSS和分数阶傅里叶变换(FRFT)联合抗主瓣干扰的技术。文章首先利用经典的BSS算法分离接收到的主瓣干扰混合信号,然后对有线性调频(LFM)信号特征的分离信号进行FRFT变换处理,并在FRFT域滤波去除大部分噪声的能量,最后FRFT逆变换恢复出目标信号。仿真实验表明,新算法相比BSS的抗主瓣干扰算法对脉冲压缩以后的峰值信噪比有较大的改善,较大地提高了脉冲压缩雷达的检测性能,具有良好的应用前景。