FDM雷达信号的宽带模糊函数性能分析

OFDM(正交频分复用)雷达是近年来兴起的一种新体制雷达.由于其具有大时宽带宽积、良好的抗干扰性能、较高的频谱利用率和易于数字化处理等诸多优点近年来备受关注.OFDM雷达信号属于大时宽带宽积信号,在运用窄带模糊函数分析时具有一定的局限性,首先给出了OFDM雷达信号的回波模型,在此基础上推导出信号的宽带模糊函数表达式,分析了OFDM雷达的时频分辨性能.分析表明,OFDM信号具有近似图钉型的模糊函数,该结果可用于OFDM雷达系统的设计分析.     

基于OFDM调制雷达信号仿真分析

基于OFDM(Orthorgonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)调制雷达信号是近年来新体制雷达信号研究热点。由于其具有大时宽带宽积,良好的抗干扰性能,较高的频谱利用率和易于数字化处理等诸多优点近年来备受关注。首先分析了OFDM雷达信号基本原理,给出了该雷达信号时域结构表示、频域结构表示,并通过仿真分析验证了OFDM雷达信号具有良好的距离分辨率。     

相位编码信号在雷达中的应用

相位编码信号具有优良的抗干扰和低截获概率特性,在雷达波形产生中广泛使用。给出了相位编码信号的时域和频域特点,运用模糊函数对该信号的性能进行分析,发现该信号具有高的距离、速度分辨率,分析了此类信号经匹配滤波压缩处理的过程和结果,对大时宽带宽积相位编码信号的时域副瓣抑制滤波器设计问题进行了探讨,给出了其工程实现方法。     

频率步进雷达信号的模糊函数

频率步进信号是一类很重要的高距离分辨力雷达信号。文章理论推导了频率步进信号的模糊函数，通过它分析了该种信号性能，并给出了在大时宽－带宽积条件下的模糊函数定义式，该定义能够包含由于速度失配而产生的匹配滤波失真情况。     

非均匀频率密度多载波新型雷达信号

在高超声速目标搜索应用中,要求雷达发射信号具有高分辨、低截获、高多普勒容限等特性。本文针对OFDM信号多普勒容限低的缺点,提出了一种非均匀频率密度多载波雷达信号以及基于NLFM信号频谱窗函数的子载波频率设计方法;采取理论分析及数值仿真方法,推导、计算了该信号的频谱特性及模糊函数特性,并与典型OFDM信号的有关特性进行了对比,得出结论:新信号具有多普勒容限大、无距离—多普勒耦合、带外衰减快以及时延自相关函数旁瓣低等优点,适合于宽带高分辨雷达对高速运动目标的搜索与检测。      

基于OFDM传输技术的数字地面电视广播信号模糊函数的研究

该文对基于OFDM技术的数字电视地面广播信号的各种特性进行了深入的分析、研究, 重点讨论了采用OFDM信号做为非合作式照射源的双基地雷达探测系统的理论可行性。分析表明OFDM信号具有极好的模糊函数性能,是一种利用价值极高的非合作式照射源,对该雷达探测系统的进一步研究有一定的参考价值。     

DS-OFDM雷达通信一体化共享信号性能分析

为减小电子战武器平台的体积和电磁干扰,更大程度地实现雷达与通信系统的一体化,根据信号能量共享一体化的原则,针对直接信息调制OFDM雷达通信一体化共享信号存在自相关函数旁瓣较高不利于目标检测的问题,提出了一种基于直接扩频的正交频分复用(DS-OFDM)雷达通信共享信号形式。通过分析选取合适的伪随机扩频码对通信数据信息进行直接扩频,提高其自相关性,进而提高共享信号的自相关性能,从而增强目标检测能力。重点分析了共享信号的宽带模糊函数,理论分析表明,所设计的一体化共享信号具有频谱利用率高、低截获概率以及抗干扰性能强等优点。仿真验证的结果表明,选择合适码长的Oppermann序列的DS-OFDM雷达通信共享信号具有近似图钉形的模糊函数,可以达到雷达与通信一体化的要求。     

宽带、超宽带雷达对抗与反对抗性能分析

本文对在电子对抗(电子侦察、电子干扰、反辐射导弹等)条件下宽带、超宽带雷达的反对抗性能进行了分析。并给出了解析表达式。分析表明，与常规的窄带雷达相比，宽带、超宽带雷达对电子侦察的对抗能力(低截获性能)提高D倍(D为信号的时宽带宽积)；对电子干扰条件下的工作性能（信号／干扰比）也提高了同样的倍数。     

基于单比特量化的噪声雷达系统与处理方法

噪声雷达通过发射随机信号探测目标信息,具备低截获概率与良好的电子对抗性能,但随机信号引入的高距离旁瓣会严重影响系统动态范围。通常采用大时宽带宽积信号来降低噪声雷达的旁瓣水平,但会引起采样率和数据量的增加。单比特量化能够降低高速采样器件的难度,同时降低数据存储设备负担。文中设计并构建了单比特噪声雷达实验系统,介绍了系统方案与信号处理方法,开展了实际点目标的距离成像实验,并基于真实实验数据分析了时间宽度对距离旁瓣水平的影响。实验结果表明：对于大时宽带宽积的噪声雷达,通过采用单比特技术能够在保持动态范围不变的同时大幅降低数据量。     

OFDM雷达信号合成目标高分辨距离像原理

正交频分复用(OFDM)技术近年来受到雷达界的关注,将其应用于雷达可以获得优异的抗干扰性能、数字化处理方式以及多功能一体化系统的实现.OFDM雷达信号在单脉冲内合成宽带,具有高距离分辨率,文中在介绍OFDM雷达特点的基础上主要研究了合成目标高分辨距离像原理.首先建立了点散射目标的OFDM雷达回波模型,推导了合成目标高分辨距离像的数学原理.然后着重针对OFDM多载频信号自身的特点研究了频偏对高分辨距离像的影响,得出的结论对于OFDM成像雷达的设计具有指导意义.最后,仿真实验证明了结论的合理性.     

OFDM-CPM-LFM雷达通信一体化信号研究

针对雷达通信一体化信号雷达、通信性能无法兼顾的问题,提出了OFDM-CPM-LFM雷达通信一体化信号.首先,通过连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)对线性调频信号(Linear Frequency Modulation,LFM)进行调制,降低信号模糊函数旁瓣提高雷达探测能力,在动态调制指数下均衡一体化信号性能;然后结合正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)提高通信传输速率,通过增加循环前、后缀降低干扰影响保证通信性能;最后,利用模糊函数与误码率分析一体化信号性能.仿真结果表明,所提一体化信号在保证雷达探测性能同时,能够实现高效通信,且误码率在信噪比10 dB时可达到10^-5以下.     

基于双中频并行采样的数字I/Q信号获取

针对大时宽带宽积信号模拟正交解调时难以工程实现的问题,提出了基于双中频并行采样的正交解调方法和结构。该方法和结构是模拟正交解调的推广,通过对包含相同回波信息的两路中频信号在特定时刻采样,以及对两采样序列作简单的符号转换来获取数字I/Q信号,解决了大时宽带宽积信号模拟正交解调时性能较差以及需要复杂的数字校正过程等问题,且易于工程实现与实时处理。误差分析表明,该方法和结构在大时宽带宽积信号时获取的数字I/Q信号性能优良。      

混沌相位频率调制OFDM雷达信号研究

雷达波形设计逐渐成为现代雷达领域研究的热点,本文首先提出一种OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)混沌随机相位编码信号,并在此基础上用混沌序列对子载波进行频率调制,得到一种OFDM随机相位随机频率编码雷达信号形式,分析该信号的模糊函数、自相关特性以及子载波数对自相关性能的影响。同时,对该混沌编码信号存在的问题进行分析,并研究降低PMEPR(Peak to Mean Envelope Power Ratio,包络峰均比)的方法。仿真结果表明:基于混沌序列的OFDM相位频率组合调制信号具有更优的模糊函数和自相关旁瓣,混沌序列的复杂性和随机性使得信号具有更强的低截获特性。      

基于光注入半导体激光器的宽带雷达信号产生及应用（特邀）

由于具有动力学特性丰富、体积小和易集成等优点,基于半导体激光器的信号产生技术已成为高性能微波光子信号产生的优选方案之一。半导体激光器在合适的外光注入条件下能够工作在单周期振荡态,可突破本征弛豫振荡频率的限制,产生频率大范围可调的微波信号;进一步动态地控制注入参数,能够生成宽带可重构的微波调频信号,在雷达领域具有重要的应用前景。文章首先介绍了基于光注入半导体激光器的宽带微波信号生成机理并实验产生了大时宽带宽积的微波线性调频信号,其中心频率、带宽、时宽和工作频段均可灵活调谐;然后,构建了延时匹配光电反馈环路,提升了宽带微波调频信号的频谱纯度和梳齿信噪比等性能参数;最后,基于该高性能宽带微波调频信号发生器构建了微波光子雷达验证系统,分析了其在目标探测与成像方面的性能。     

断续谱OFDM雷达信号特性的仿真研究

高频超视距雷达拥挤的频段范围促使了断续谱雷达信号的研究,断续谱正交频分复用(OFDM)雷达信号是断续谱信号的一种,OFDM技术在通信中已经得到很好的应用,这为断续谱OFDM雷达信号的应用提供了参考.首先给出了断续谱OFDM雷达信号的形式,接着研究了其模糊函数,然后对其特性进行了理论分析,最后通过仿真进一步验证了分析结果.     

基于分组格雷编码的OFDM 雷达通信一体化系统峰均功率比抑制

基于OFDM 共享信号的雷达通信一体化系统具有较高的峰均功率比,由于编码率的限制,采用格雷序列编码抑制系统峰均功率比(PAPR)的算法只适合应用于子载波数较少的场合。针对子载波数较多的系统,该文提出一种利用分组并行格雷编码结合系数加权优化的PAPR 抑制算法,通过将输入比特流分为若干组并行比特,分别进行格雷序列编码、数据符号调制以及逆傅里叶变换,将结果合并就可以得到一个OFDM 符号。在合并之前对每一组引入若干加权系数,这样就构成了多个可供选择的OFDM 符号,通过选择具有最小PAPR 值的OFDM 符号作为发射信号,实现系统PAPR 抑制。最后,仿真了3 种不同分组方案下PAPR 抑制能力、通信误码率以及雷达宽带模糊函数,仿真结果表明,该算法可有效抑制系统PAPR,降低系统误码率,其雷达宽带模糊函数仍为近似图钉型,具有良好的距离和速度分辨能力以及测距、测速精度。      

一种脉压体制雷达检测多目标技术的研究

双曲调频(HFM)信号具有大的时宽带宽积,可作为脉冲压缩体制雷达的发射信号,利用其检测目标时,匹配滤波器输出具有较宽的主瓣和缓降的旁瓣,这会影响多目标的距离分辨力。在介绍HFM信号的基础上,运用窗函数加权法和CLEAN算法对邻近多目标脉压输出进行改善。仿真实验表明,两类方法均能够提高多目标分辨能力。     

距离-速度-加速度联合模糊函数计算:信号动力学表示方法

该文研究宽带信号距离-速度-加速度联合模糊函数的计算问题。该模糊函数在直接计算时,时间尺度变化的宽带信号计算需要大的运算量,其计算精度直接影响了模糊函数的性能。该文基于信号的动力系统表示理论,将时间尺度变化宽带信号的产生同动力学系统结合,提出利用动力学系统同步理论的宽带信号距离-速度-加速度联合模糊函数的计算方法。该方法首先通过动力学系统产生时延和时间尺度变化的信号,然后由数字方式计算相关函数,从而获得宽带信号的模糊函数。计算机仿真结果表明,该方法具有运算量小、易于实时操作以及适用于非解析信号等优点。     

基于失配处理的OFDM雷达通信一体化共享信号旁瓣抑制技术

现代电子信息系统的应用领域在不断拓展,导致雷达和通信的带宽需求日益增长、工作频段不断重合,引发了电磁频谱竞争激烈、电磁干扰严重和电磁资源利用率低下等诸多问题。鉴于此,国内外专家学者提出了雷达通信一体化共享信号的解决思路。其中,OFDM信号被视为最有潜力的一体化共享信号。然而,受通信信息的高随机性和OFDM帧结构的周期性影响,该信号的雷达点扩展函数旁瓣较高,且存在大量伪峰。为此,本文围绕OFDM雷达通信一体化共享信号,从模糊函数的角度剖析了该信号的本质缺陷,并提出了一种利用失配滤波将旁瓣和伪峰外推至雷达观测窗口外的处理算法。通过理论分析和仿真可知,该算法可使OFDM一体化共享信号兼备高速通信和高性能雷达探测性能。      

线性调频信号两种加权滤波的等价性

在雷达信号处理中,雷达接收的线性调频信号通常要输入匹配滤波器或者互相关器进行处理,并且采用各种窗函数降低压缩脉冲的距离副瓣。文中以采用海明窗降低副瓣为例,证明了大时宽带宽积线性调频信号的加权匹配滤波器和互相关器输出近似等价,然后利用仿真实例对此加以检验。当采用其他余弦型窗降低副瓣时,其近似等价关系保持不变。