对调频步进信号两种脉压方法的比较研究

研究了调频步进信号两种合成处理方法.一种是先进行子脉冲压缩处理,然后在脉冲间进行傅立叶逆变换,这种方法会产生距离栅瓣.借助于调频步进信号的模糊函数分析距离栅瓣产生原因,并给出信号参数约束条件,以消除距离栅瓣;另一种方法是先把子脉冲串合成完整的线性调频信号,再进行压缩处理,这种方法可以避免栅瓣的产生,但是处理方法比较复杂.通过计算机仿真结果,证明了两种算法的正确性,并详细分析两种处理方法的特点.     

运用Super-SVA方法处理频谱不连续调频步进信号

调频步进信号是高分辨率雷达中经常采用的一种信号形式。它是线性调频信号和频率步进信号的结合,兼有两者的优点。在实际雷达系统设计中,如果频率步进值能够大于子脉冲带宽,对于以更少的子脉冲数来获得更大的带宽,从而降低目标运动对合成信号质量的影响是非常有帮助的。但此时会出现很高的栅瓣,并导致假目标的出现或者掩盖小的目标。该文利用Super-SVA超分辨方法拓展各子脉冲的频谱从而使合成频谱连续起来,解决了此情况下的栅瓣问题。再利用Super-SVA方法对合成的1维距离像进行处理,则能进一步降低旁瓣。文中给出了计算仿真结果验证了算法的有效性。     

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。     

切趾滤波旁瓣抑制技术在合成孔径雷达中的应用

线性调频SAR回波信号经过二维匹配滤波,所得到二维像具有较高的旁瓣电平,虽然通过幅度加权处理可以降低旁瓣电平,但是主瓣的分辨率会降低。该文针对这一问题,探讨了应用切趾滤波技术来抑制线性调频SAR图像的旁瓣电平的优点,并给出了具体的实现步骤。理论分析和仿真表明,在获得相同的峰值旁瓣电平下,与幅度加权旁瓣技术相比,切趾滤波技术可以保持原SAR图像的分辨率。最后,多目标SAR图像的仿真结果验证了切趾滤波技术的优越性。     

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。     

基于相参频谱合成技术的步进频信号处理

调频步进信号指的是采用线性调频信号取代简单脉冲,作为步进频信号子脉冲的信号形式。采用基于相参频谱合成技术的步进频信号处理方法,解决传统步进频信号处理方法距离模糊严重、易于产生伪峰的问题。理论分析和仿真结果表明,只要参数设计合理,该方法能够有效实现步进频信号的子脉冲合成,得到可靠的高分辨距离信息。     

线性调频步进信号的高速目标运动补偿技术

首先,对高速运动目标的线性调频步进回波信号建立了模型,该模型不仅考虑了目标运动造成的线性调频步进回波子脉冲信号相位变化,以及复包络时间比例发生的变化,还考虑了目标的径向运动导致子脉冲线性调频信号调频斜率的变化.然后,基于该回波模型提出了线性调频步进信号频域合成运动补偿算法,对运动目标回波信号进行精确的运动补偿.仿真结果表明,频域合成后得到的高分辨距离像副瓣电平＜-40 dB,基本消除了目标高速运动对信号合成处理结果的影响.     

一种抑制雷达脉冲压缩旁瓣的新方法

为解决雷达脉冲压缩通过海明窗、汉宁窗等加权方法降低旁瓣,但引起主瓣展宽、影响雷达分辨率问题,文中提出了一种在保持雷达脉冲主瓣宽度基本不变下抑制雷达脉冲压缩旁瓣的新方法.以线性调频信号为目标信号,以海明窗作为脉压窗函数,通过3阶高斯拟合得到一种新型窗函数.相比于一般匹配滤波方法,该窗函数在脉冲压缩后主瓣不展宽的条件下,可...     

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。     

随机线性调频步进雷达波形设计及成像算法研究

线性调频步进信号能在不增加系统瞬时带宽的情况下用数字信号处理的方法获得高的距离像分辨率,是一种高效的雷达信号形式。针对传统的线性调频步进信号抗干扰能力较差的问题,该文提出一种可以随机发射线性调频步进信号子脉冲的波形设计方法,结合压缩感知理论,运用较少的子脉冲实现了对运动目标1维距离像的重构和高分辨的2维成像。在此基础上,进一步分析了目标运动对随机线性调频步进信号雷达成像的影响,设计了包含测速脉冲的随机线性调频步进信号,并提出了基于时频分析、Radon变换和二值数学形态学相结合的运动速度估计及补偿方法。仿真实验验证了随机线性调频步进信号逆合成孔径雷达的性能及该文方法的有效性。     

基于非切趾短FBG光栅的小信号测量方法

为解决基于图像传感器的FBG解调系统精细测量的问题,提出了使用非切趾FBG测量弱信号的方法。设计出了非切趾FBG反射谱近似模型,采用对数放大的方法提高非切趾FBG的旁瓣,在较宽的光栅频谱范围内,进行光谱相关解调并给出解调算法。基于蒙特卡洛方法对非切趾光栅测量仿真,并搭建实验系统对非切趾FBG、宽带高斯光栅进行对比测量实验。研究结果表明,基于非切趾FBG的弱信号测量方法可有效提高波长测量精度,通过相关解调,可使测量精度达到宽带光栅的2倍。     

线性啁啾光栅的分段变迹优化和基于自适应遗传算法的光栅重构

针对线性啁啾光栅存在的反射谱顶部有震荡、中心 谱两侧出现旁瓣、群时延线性度差和色散曲线不 够平稳等问题,在特性分析的基础上,提出分段变迹优化方法,探寻了有效的变迹函数和最 佳分段比例。 对光栅的时延和反射谱特性进行综合表征,从综合指标出发进行光栅重构,提出一种基于自 适应遗传算法(IGA)的重构方法,并在算子和算法方面进行深入探索。结果表明,分段变迹后群时延线 性区域增大, 色散曲线更平稳,同时有效降低了变迹造成的带宽压缩程度。此重构方法十分有效,重构后 的光栅长度、 调制深度和啁啾系数误差分别为0.04%、0.532 %和0.31%。重构的反射谱、时延曲线均与实际结果基本吻合。还可以 根据不同实际应用的要求进行重构,因此实用性更好。     

基于莫尔效应的光纤光栅变迹的研究

从理论上分析了利用莫尔效应进行变迹所引起的光纤光栅反射谱和色散特性的变化 ,指出由于莫尔条纹状的折射率调制使平均有效折射率在光栅区维持不变 ,所以可以实现纯变迹。与此成为对照的是 ,常用的升余弦函数变迹由于存在F P腔效应 ,因此在短波边的边模抑制效果不够满意。利用拉伸和二次曝光法产生的莫尔效应 ,实现了对光纤光栅的纯变迹 ,边模抑制比比相同工艺条件下的未变迹提高了约 6dB。     

穿墙成像雷达旁瓣/栅瓣抑制方法

提出了一种超宽带超稀疏阵列穿墙成像雷达距离向旁瓣和方位向栅瓣抑制的新方法。对于使用步进频连续波的超宽带雷达,其距离向旁瓣较高,通常采用加窗进行抑制。对于超稀疏阵列,其方位向栅瓣较高,可以采用相位相干因子(PCF)加权进行抑制。若同时抑制距离向旁瓣和方位向栅瓣,可以对加窗的图像作PCF加权。但是,距离向加窗会抬高方位向栅瓣,进而降低PCF抑制方位向栅瓣的效果。针对这个问题,提出一种PCF结合双切趾的方法,能够同时有效地抑制距离向旁瓣和方位向栅瓣。仿真和实验结果验证了方法的有效性。     

临近空间平台高分辨率宽测绘带重复访问合成孔径雷达成像模式及算法研究

本文提出一种临近空间高分辨率宽测绘带快速重复访问模式。发射天线采用线性相控阵列天线,结合合适的接收天线模式,共形成一个主瓣两个栅瓣,对同一成像区域快速重复访问。在方位向高分辨率及距离向宽测绘带的要求下,各子波束方位向回波在方位时域及频域均存在混叠。本文提出一种多通道多子波束重建算法,以对方位向各子波束回波进行分离。采用非线性调频尺度算法对分离后各子波束回波进行成像。并对各子图像的成像性能参数进行研究。本文给出了一个系统设计示例。实验仿真结果表明,本文提出的成像模式及所提出的信号处理流程正确有效。计算所得性能参数表明,各子图像质量可满足实际应用的要求。      

用透射光谱法测光栅参数的数值模拟

本文基于光栅的严格理论,提出结合透射光谱和优化算法来测量光栅参数的新方法,首先,利用傅立叶模式理论和反射透射系数递推算法(RTCM) ,计算出在2 0 0 -90 0nm波段内的理论透射光谱图,通过在上面叠加不同偏差的高斯噪声来模拟光栅的实际测量曲线,接着在模拟曲线上任取若干个点作为实验测量值,最后利用优化算法进行反演搜索,找到待测光栅的结构参数。文中我们选择了三种类型的光栅对该法进行数值上的模拟,其结果是成功的。该法可能会给光栅参数的测量指明一条新的途径。     

透射光谱法测光栅参数的可行性

利用透射光谱,结合正单纯形法来反演折射率调制光栅参数,首先利用光栅衍射傅里叶模式理论及RTCM算法得出在200nm~900nm波长范围内的透射光谱曲线,从上取5个点,作为理论计算值; 其次,在上述曲线上加入偏差不同的高斯噪声,以模拟透射光谱的测量曲线,再从每条曲线上各取5个对应点,获取模拟测量值;然后,假定光栅参数的初始值,代入评价函数,用正单纯形法不断进行迭代反演,得到光栅参数的计算模拟结果。此方法简单、快速、精确。     

数字端射阵列栅瓣抑制研究

通过拉大端射天线阵元间距到1．5λ,可以获得组阵高增益,但是引入了栅瓣问题。提出了一种基于最小二乘估计的虚拟内插阵元算法来实现栅瓣抑制。虚拟端射阵列的阵元间距减小到（或者小于）0．5λ,这样栅瓣得到抑制。最后进行试验验证算法的可行性和正确性。试验结果表明：随着虚拟内插端射天线阵元个数的增加,栅瓣明显被抑制,峰值副瓣电平降低。在相邻两个实阵元间内插3个虚拟阵元,虚拟端射阵列保持了实端射阵列高增益,而实阵列峰值副瓣电平为-8．35dB,下降到虚拟阵列峰值副瓣电平为-18．25dB,栅瓣得到有效抑制。试验结果验证了基于最小二乘估计的虚拟内插阵元算法的可行性和正确性。     

Multilayer spatial angular filter with airgap tuners to suppress grating lobes of 4/spl times/1 array antenna

A multilayer spatial angular filter with airgap tuners to suppress the grating lobes of a 4/spl times/1 array antenna is proposed. By using the airgap tuner, a commercial standard substrate can be chosen for the filter, to achieve its resonance condition, instead of /spl lambda//sub g//4 substrate. The measured beam patterns of the 4/spl times/1 array with the filter show that the grating and sidelobes are effectively diminished by 15 to 30 dB in the region of interest.     

一种平面阵的非均匀子阵划分方法

大型相控阵雷达阵元数目众多,系统结构复杂,在实际中一般采用子阵结构,以减少通道数和设计成本。均匀划分的子阵级波束形成会产生栅瓣和栅零点;设计合理的非均匀划分方法可以有效的抑制栅瓣和栅零点,缺点是旁瓣较高和自适应性能下降。本文针对等幅平面阵提出了一种简单的非均匀划分子阵的方法,能够打乱子阵排列的周期性,有效降低了子阵级方向图的旁瓣。仿真验证了该方法的有效性。