宽带数字阵雷达实现技术研究

论文摘要

宽带数字阵雷达是雷达的新兴领域,具有大动态范围、高精度、低旁瓣、多目标、抗干扰、自适应和目标识别等巨大优势,是雷达发展的必然趋势,近年来受到越来越多研究者的关注。本文主要从发射、接收、收发失配三个方面对宽带数字阵雷达的实现技术进行了分析和研究,主要工作和创新性研究内容下:首先,研究了基于Delta-Sigma的波形发射技术。将Delta-Sigma波形合成技术和开关功放相结合,来替换传统的DDS技术和线性功放,并对DDS和Delta-Sigma产生信号的杂散进行了对比与分析,由于Delta-Sigma调制采用过采样技术和噪声整形技术,会使信号获得更低的杂散、更高的信噪比;而开关功放的采用则使系统具有高效的功率输出能力,散热好、体积小;本文还通过建模和仿真,推导得出开关功放器件速率会给信号频谱带来一定的失真,使带内信号发生衰减,衰减程度与上升时间成正比,与过采样率成反比。其次,研究了基于频带分割的接收技术。本文对基于频带分割的接收技术做了详细的理论推导,并对接收过程中的若干问题进行了分析。推导了带通滤波通带混叠对接收系统性能的影响,并进行了MATLAB仿真;分析了运动目标的多普勒效应对接收脉压和宽带合成的影响,并仿真加以验证;同时,基于离散域的分析方法,针对时钟抖动给接收机A/D带来的影响作出了具体的定量分析与仿真验证。最后,研究和分析了通道失配对系统性能造成的影响。利用正弦波动模型和FIR滤波器权系数随机扰动模型,分析了通道幅度和相位误差对雷达回波信号和脉冲压缩的影响;采用不同的模型参数分析了不同的通道误差对数字波束形成的影响,并进行了量化与仿真。仿真结果表明,通道失配对波束旁瓣影响很大,为了获得低旁瓣波束和低距离旁瓣需要精确地控制雷达通道在整个波形带宽内的频率响应,并采取一定的通道均衡算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外发展和研究状况
• 1.3 本文的主要工作和结构安排
• 第二章 宽带数字阵雷达的基本结构和关键技术
• 2.1 宽带数字阵雷达的基本结构
• 2.1.1 数字阵雷达基本组成
• 2.1.2 宽带雷达的实现方式
• 2.1.3 宽带数字阵雷达的实现结构
• 2.2 宽带数字阵雷达的关键技术
• 2.2.1 数字脉冲压缩技术
• 2.2.2 数字波束形成技术
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于Delta-Sigma 的波形发射技术研究
• 3.1 发射信号的杂散分析
• 3.2 Delta-Sigma 调制基本原理
• 3.3 基于Delta-Sigma 的发射系统
• 3.3.1 开关功放
• 3.3.2 基于开关功放的Delta-Sigma 波形发射技术
• 3.4 Delta-Sigma 波形发射中开关功放对信号频谱的影响
• 3.4.1 Delta-Sigma 波形发射原理
• 3.4.2 开关功放器件速率对发射信号频谱的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于频带分割的接收技术研究
• 4.1 基于频带分割的接收技术
• 4.1.1 基于频带分割的接收回波推导
• 4.1.2 运动目标对接收的影响
• 4.2 带通滤波对接收性能的影响
• 4.2.1 理论分析
• 4.2.2 仿真实验
• 4.3 时钟抖动对接收A/D 的影响
• 4.3.1 数学推导
• 4.3.2 结论分析及仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 通道失配对系统性能的影响
• 5.1 通道失配的数学模型
• 5.1.1 正弦波动模型
• 5.1.2 FIR 滤波器权系数随机扰动模型
• 5.2 通道失配对宽带数字阵雷达的影响
• 5.2.1 通道频率响应畸变对回波信号的影响
• 5.2.2 通道失配对脉冲压缩的影响
• 5.2.3 通道失配对波束形成的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果