超宽带冲击雷达发射波形产生与测距技术研究文献综述

 2022-11-06 10:49:18

文献综述

近年来,隐身技术在军事飞行器上的应用日益广泛,随之也产生了对于反隐身雷达的研究。由于隐形目标的反射截面小,因此雷达发射信号的频率不能太高,由此衍生了对于超宽带雷达发射信号的研究。随着集群目标分辨识别、高分辨力微波成像雷达等技术研究的快速发展,超宽带雷达在目标成像与目标识别领域得到了越来越广泛的应用。超宽带雷达波形的设计与产生部分作为超宽带雷达中的一个关键组成,它的指标和性能将直接影响到整个雷达系统的性能。因此对超宽带雷达波形产生技术的研究具有十分重要的意义。

超宽带雷达通常定义为:雷达发射信号的分数带宽(FBW)大于0.25的雷达。超宽带技术就是通过对非常短的单脉冲进行一系列的加工和处理,包括产生、传输、接收和处理等,实现通信、探测和遥感等功能。超宽带是指该技术的一个主要特点,即占用的带宽非常大。它也可以被称为脉冲雷达、脉冲无线电、无载波技术和时域技术等。

典型的超宽带雷达系统由波形产生器、发射机、接收机、收发天线和信号处理器等部件组成。其中波形产生器产生超宽带信号波形,比如线形调频脉冲、冲击脉冲、随机噪声等等。其中冲击脉冲信号是比较成熟的超宽带雷达信号,所谓冲击脉冲就是指产生和消失时间极其短暂的瞬间电流,其产生和消失时间仅为几百微秒至几纳秒。超宽带的传输把调制信息的过程放在一个非常宽的频带上进行,并且以这一过程所持续的时间来决定带宽所占据的频率范围,即带宽=1/ 持续时间,所以超宽带雷达具有很大的带宽。本论文主要研究超宽带雷达发射信号的产生。

根据参考文献可知超宽带雷达信号有以下几种实现方法。

线性调频信号作为一种典型的脉压信号,同时也是超宽带雷达调制波形中的一种,其产生和接收处理已具备了较为成熟的理论研究。模拟的线性调频信号产生方法因其一些固有的缺陷,如对环境温度敏感、信号波形单一、信号产生的重复性差等因素,而制约了雷达整机性能的提高。随着现代数字技术的发展,直接数字波形合成(DDS)的方式获得脉冲压缩信号已为现代雷达普遍采用。通过对几种模拟与数字线性调频信号的产生方法的比较,采用以直接数字波形合成(DDWS)加正交调制的系统方案,并结合实际的仪器设备,可产生带宽为1GHz,载频4GHz 的超宽带线性调频信号。针对生成信号中存在的载漏和镜像等失真,对波形失真来源及其对信号频谱及脉压结果的影响进行了全面分析与仿真。由于失真的存在对超宽带信号性能影响严重,还得实现对载漏失真的校正。为了抑制镜像干扰,可以使用一种波形的预失真校正方法。这种方法利用了DDWS 的预失真特性,在不添加硬件设备的前提下,直接利用输出的失真波形的时域信息对原输入波形进行预失真修正。经过这种预失真校正后,系统输出信号的幅度和相位失真均得到改善,从而对镜像失真起到较好的抑制作用。

通过数字方式获得脉冲压缩信号已成为现代雷达普遍采用的波形合成方法。但单片DDS产生的脉冲压缩信号已经不能满足现代雷达成像对信号带宽的要求,因此基于多路拼接的宽带雷达信号源的研究就具有非常重要的现实意义。一种实现方法就是对多路拼接产生宽带雷达信号的方法进行了探索性的前期研究,实现基于AD9958的4通道LFM信号源。

其主要内容如下:

1.对基于多路拼接的超宽带雷达信号产生原理及误差进行建模分析与仿真。

2.对基于多路拼接的超宽带信号源的设计方案进行介绍与前期分析。

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