基于有源相控阵雷达的通信系统仿真分析

论文摘要

有源相控阵雷达天线具有很高的增益。利用有源相控阵雷达天线来发射或接收通信信号,不仅可以极大地提高通信系统的信息传输速率,而且可以使通信系统与雷达共用天线,提高了集成度,降低了成本。本文针对这样一种应用背景,构建了一个基于有源相控阵雷达的通信系统。系统采用普通天线发送数据,有源相控阵雷达天线接收数据。接收端信号通过雷达天线进入雷达接收机,然后经模数转换后送入高速数字信号处理器。这样,只需要通过软件控制发送的通信信号波形以适应雷达接收机,以及对数字信号处理器进行编程,以定义我们想要的功能,就可以完成整个通信过程。通信系统的设计采用的是由简到繁的设计方法,先是构造出一个最简单的原始系统模型,然后在原始模型的基础上进行改进。本文主要讨论的是对原始模型的设计和分析。在对原始系统模型的仿真试验中,传输距离为150km,在发射脉冲的重传率低于5%的前提下,信息传输速率可以达到或超过1.5Mbps,应该说达到了我们的要求。本文所做的主要工作如下:1.研究并分析了有源相控阵雷达系统的组成及基本工作原理。2.对在有源相控阵雷达的基础上构建高速通信系统,提出了设想,并从理论上分析了通信系统的构成及通信过程。3.分析了雷达接收机没有同步电路所带来的问题,包括载波不同步和采样率与符号率不同步,并提出了一些解决办法。4.对整个通信系统建立了仿真模型,通过仿真试验测试了系统性能,包括发射脉冲的重传率和系统的信息传输速率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文所作的工作
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 有源相控阵雷达基本原理
• 2.1 相控阵天线原理
• 2.1.1 线阵天线原理
• 2.1.2 平面阵天线原理
• 2.1.3 有源相控阵天线与无源相控阵天线的区别
• 2.2 有源相控阵雷达天线的特点
• 2.3 有源相控阵雷达的系统结构
• 2.3.1 有源相控阵雷达发射机系统
• 2.3.2 有源相控阵雷达接收系统
• 第三章 基于有源相控阵雷达的通信系统总体设计
• 3.1 通信协议
• 3.1.1 流量控制
• 3.1.2 脉冲同步
• 3.1.3 差错控制
• 3.2 基于有源相控阵雷达的通信系统结构及通信过程
• 3.3 调制解调
• 3.4 雷达接收机作为通信接收机时遇到的问题及解决办法
• 3.4.1 问题一：载波不同步
• 3.4.2 问题二：符号率和采样率不同步
• 3.5 接收端的信号处理过程
• 3.6 系统的改进
• 第四章 基于有源相控阵雷达的通信系统建模与仿真
• 4.1 基于有源相控阵雷达的通信系统仿真模型
• 4.2 基本的仿真方法
• 4.2.1 带通信号的低通表示
• 4.2.2 用蒙特卡罗方法估计重传率
• 4.3 无线信道模型
• 4.3.1 自由空间衰减模型
• 4.3.2 大气吸收衰减模型
• 4.4 接收机的噪声来源
• 4.5 非线性放大器的建模与仿真
• 4.6 基于有源相控阵雷达的通信系统仿真分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果