论文摘要
星载降水雷达是全球降水测量的有效遥感手段。星载降水雷达从空间对近地区域降水的后向散射进行测量,来自地面或海面的杂波可能对降水雷达回波信号产生污染。为了能在强海面回波影响下测量反射较弱的降水,要求脉冲压缩的最高距离副瓣（PSL）低于-60dB。因而超低副瓣脉冲压缩成为新一代星载降水雷达的核心技术。本文在对现有副瓣抑制方法的研究基础上,采用收发双凯塞加权的副瓣抑制方法,将脉冲压缩的最高距离副瓣抑制在-75dB以下,满足星载降水雷达的要求。并根据系统实现需要,提出了接收端等效频域加权的方法,在不牺牲性能和不增加系统复杂度的情况下,避免了发射机加权带来的功率和信噪比损失。采用复解调和分布式算法,将下变频与脉冲压缩中复杂的乘法与卷积运算,等效为易于硬件实现的串并转换与查表累加运算。利用单片FPGA实现了多通道超低副瓣脉冲压缩信号的产生、解调、频域加权和脉冲压缩处理。分析了功放非线性对超低副瓣脉冲压缩信号的影响,基于射频功率放大器、矢量信号发生仪和矢量信号分析仪,采用松弛迭代法实现并优化了功放数字预失真算法,提高了迭代收敛速度与稳定度。在保证星载降水雷达超低副瓣的前提下提高了发射机的功率和效率。最后对降水雷达系统中的设计特点进行了讨论,给出了机载和星载降水雷达的主要系统设计参数。
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摘要Abstract第一章 引言1.1 研究背景1.2 星载降水雷达的研究历史及现状1.2.1 TRMM PR1.2.2 GPM DPR1.3 新一代星载降水雷达1.4 论文主要研究内容1.5 本文的主要贡献第二章 超低副瓣脉冲压缩算法的研究2.1 星载降水雷达对副瓣性能的要求2.2 脉冲压缩信号的特点及性能2.2.1 脉冲压缩信号的特点2.2.2 频谱特性2.2.3 模糊函数2.2.4 匹配滤波2.3 脉冲压缩信号的副瓣抑制方法2.3.1 时域窗函数法2.3.2 改进的时域窗函数2.3.3 非线性调频法2.3.4 改进的非线性调频信号2.3.5 网络综合法2.3.6 收发同时加窗法2.4 星载降水雷达对副瓣抑制算法的指标要求2.4.1 收发双Kaiser 加权对量化误差的要求2.4.2 收发双Kaiser 加权的多普勒容限2.5 本章总结第三章 雷达系统中改进的副瓣抑制算法3.1 发射机幅度加权的缺点3.2 等效的接收端频域加权算法3.2.1 FIR 数字低通滤波器的设计方法3.2.2 频域Kaiser 加权滤波器的设计3.2.3 滤波中尖峰脉冲的产生原因及消除方法3.3 星载降水雷达超低副瓣脉冲压缩算法3.3.1 发射信号及系统设计参数的优化3.3.2 星载降水雷达超低副瓣脉冲压缩算法3.4 本章总结第四章 星上实时信号处理技术的实现4.1 新一代星载降水雷达信号处理系统的特点4.2 星载降水雷达的信号处理系统4.3 改进的实时信号处理算法4.3.1 易于硬件实现的复解调算法4.3.2 分布式算法实现高阶高速FIR 滤波器4.3.3 下传前的数据预处理4.3.4 信号产生方法的选择4.3.5 改进的实时信号处理流程4.4 实时超低副瓣脉冲压缩算法的硬件实现4.4.1 Xilinx XtremeDSP 信号处理板简介4.4.2 中频系统指标及性能分析4.4.3 实时信号处理系统的中频性能4.5 本章总结第五章 雷达系统非理想因素对副瓣的影响及消除方法5.1 系统中的非理想因素5.2 系统噪声对副瓣抑制性能的影响5.2.1 量化噪声的影响5.2.2 噪声对副瓣影响的计算机仿真5.2.3 雷达系统中噪声的抑制方法5.3 系统通带纹波和相位非线性的影响5.3.1 利用IIR 滤波器仿真通带纹波和相位非线性的影响5.3.2 滤波器通带纹波和相位非线性对脉冲压缩的影响5.4 系统非线性对超低副瓣的影响5.4.1 功率放大器仿真模型的建立5.4.2 功率放大器非线性对副瓣性能的影响5.4.3 功率放大器线性化技术的比较与选择5.4.4 超松弛法预失真消除功率放大器非线性5.4.5 预失真算法的实现和验证5.5 本章总结第六章 降水雷达系统设计6.1 机载与星载降水雷达系统设计的特点6.2 时宽与带宽的选择6.3 天线参数选择6.4 自适应扫描技术6.5 可变脉冲重复频率（PRF）技术6.6 双频降水反演与双频波束匹配6.7 功率及信噪比分析6.8 多普勒频率的测量要求6.9 本章总结第七章 总结与展望参考文献读博期间所取得科研成果致谢
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