数字阵列雷达宽带快速跳频源设计

介绍了一种基于直接数字合成技术(DDS)与直接频率合成(DS)相结合的数字阵列雷达T/R组件设计,其主要核心思想就是运用DDS技术中的相位控制功能代替传统高频移相器,并且运用其幅度控制功能代替传统的数控衰减器,从而实现阵列雷达发射信号的数字波束形成;并且设计出高稳定度的800 MHz高频源作为输入参考,利用DDS技术实现宽带下快速跳频;输出端采用DS方法,保证得到所需频带低相噪特性。     

频率响应软约束的宽带自适应波束形成

针对常规线性约束最小方差(LCMV)波束形成中输出信干噪比(SINR)较低问题,提出了基于频率响应软约束的宽带自适应波束形成方法,该方法在LCMV波束器的约束条件基础上,增加对期望方向阵列频率响应软约束,可以得到近似无失真信号输出,同时增加波束抑制干扰噪声能力,提高输出SINR性能.仿真结果验证了该方法的有效性.     

主瓣可控的鲁棒自适应波束形成算法

自适应波束形成技术能够有效地接收目标信号并抑制干扰,提高阵列输出的信干比。但传统自适应算法无法控制波束形状,为了形成固定主瓣宽度的波束,通过定义权重函数将波束形成问题转化为加权方向图综合问题,对协方差矩阵修正以提高算法鲁棒性,并用迭代FFT方法解决得到的表达式。通过仿真分析,该自适应波束器能够很好的控制主瓣宽度,并在干扰方向上形成零陷。     

刚性球上圆阵波束设计及性能仿真

分析刚性球对圆阵响应的影响。设计两个特征波束形成阵列,推导了阵列白噪声增益和指向性指数的定量表达式,并和延迟求和波束形成阵列以及不存在刚性球时的白噪声增益和指向性进行了对比分析。仿真结果表明,所设计的两个特征波束形成阵列具有频率不变的指向性,但在低频段牺牲了阵列的鲁棒性;延迟求和波束形成处理在整个频率段具有较好的鲁棒性,但随频率的降低其波束指向性下降。刚性球可以改善阵列的鲁棒性,并能提高延迟求和波束形成阵列的指向性。     

随机布阵条件下同时数字多波束干扰优化设计方法

针对现有方法普遍存在的波束形成算法效率低、难以形成多频点多方向的同时多波束干扰、不适用于随机布阵条件下的波束形成等缺点,提出了一种基于二阶锥规划(SOCP,Second-Order Cone Programming)理论的同时数字多波束干扰形成方法。首先,给出了在随机布阵条件下干扰多波束优化设计问题的数学描述;其次,以范数准则为例,将随机布阵条件下干扰多波束设计问题的解析形式转化为相应的SOCP形式;再次,利用现有的原-对偶内点算法工具箱Se Du Mi或者CVX进行快速求解。最后,仿真结果表明该方法可以较好地解决随机布阵条件下的多频率多方向雷达目标同时多波束干扰优化设计问题。     

分布式MIMO数字阵列雷达多目标定位

为了充分发挥相控阵雷达探测波束的方向性和分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达空间分集增益和结构增益在目标定位上的优势,提出了一种分布式MIMO数字阵列雷达模型并对其多目标定位方法、搜索复杂度和分辨力进行了研究。建立了分布式MIMO数字阵列雷达的观测模型;依据最大似然估计给出了目标定位的搜索方法并计算了搜索复杂度;并利用模糊函数对分布式MIMO数字阵列雷达的分辨力进行了仿真分析。研究结果表明:与常规分布式MIMO雷达相比,分布式MIMO数字阵列雷达子阵波束的方向性可以降低目标定位时的搜索复杂度,缩小距离和角度联合模糊带的长度;与常规相控阵雷达相比,分布式MIMO数字阵列雷达的结构增益可提高目标分辨力。     

变极化干扰对广义旁瓣对消的影响

敌方实施变极化干扰时,自适应波束形成的最优权矢量失配,抗干扰性能急剧恶化,利用广义旁瓣对消模型,对变极化干扰引起的性能改变进行定量描述。首先利用广义旁瓣对消模型求解最优权矢量,接着引入变极化产生的幅度、相位相对改变量,阵列单元幅相扰动,然后计算共极化干扰和交叉极化干扰在不同采样数据权值下的性能改善因子。仿真实验表明,变极化干扰能有效影响自适应波束形成阵列,恶化性能改善因子,大信噪比间歇采样干扰尤为突出。     

递进型优化算法对相控阵天线阵列的波束优化

针对相控阵导引头中存在的误差和干扰对阵列波束的影响,提出了权值近似和遗传算法结合的递进型算法实现对波束的最大优化。该算法综合考虑了阵列的互耦效应对波束的干扰以及量化误差,在权值近似的基础上将阵列波束的旁瓣电平、零深和波束宽度作为优化指标,引入遗传算法不断逼近实现波束的优化。该递进算法在权值近似的基础上优化,进一步提升了波束的性能,同时具有很强的灵活性。     

基于载波相位辅助的GNSS天线阵抗干扰算法*

对于全球卫星导航定位系统,干扰和多径是影响接收机导航定位性能的两个主要因素。针对卫星导航接收机的抗干扰问题,提出了一种基于载波相位辅助的卫星导航天线阵抗干扰算法。该算法进行盲零陷形成的同时利用各阵元通道输出信号的载波相位辅助来进行盲波束形成,并通过控制算法实现智能切换。仿真结果表明,提出的算法在干扰环境且接收机冷启动的条件下仍能成功抑制干扰、正常工作,在无干扰或弱干扰条件下能进行波束形成来增强卫星信号,从而提高卫星可见性以及定位精度。提出的算法不需要阵列校正以及姿态测量单元辅助,其实现代价远小于传统的波束形成算法。     

基于子阵的频控阵自适应波束形成算法

针对经典的最小方差无畸变响应波束形成器应用在FDA-BFF(Frequency Diverse Array Based On Frequency Filter,FDA-BFF)及FDA-MIMO(Frequency Diverse Array Multiple-Input Multiple-Output,FDA-MIMO)接收机结构时,当阵元数较大或干扰与目标角度维接近时波束主瓣会产生峰值畸变或偏移,波束形成器输出性能下降,无法有效确定目标位置的问题,提出了基于双边小方差无畸变响应的子阵频控阵波束形成算法。该算法将一维均匀线性阵列划分为两个采用不同非线性频偏的中心对称子阵结构,在目标位置形成点状波束,对传统频偏固定的频控阵方向图中的距离-角度实现解耦。之后,通过双边小方差无畸变响应算法中求解克罗内克积的方式降低了算法计算量。仿真验证表明,阵元数较大时该算法在目标位置处形成点状波束的同时,可以有效抑制角度维不可分的干扰。     

子带阵列处理技术的导航抗干扰终端设计与实现

基于子带阵列处理技术的导航抗干扰终端要求多天线单元、多通道接收,这与信息化条件下军事需求的终端机动性强、体积小、重量轻是相矛盾的。为此提出了基于子带阵列处理的数字波速形成(DBF)抗干扰终端实现结构,满足DBF数字接收机系统实时性和抗干抗要求,同时可以灵活在资源消耗和传输速率间折衷考虑,并且易于在高速FPGA上实现。     

一种可移动式科氏流量计实验平台设计与实现

为提高科氏流量计的计量精度,促进相关数字信号处理方法与技术的发展和进口高精度科氏流量计的国产化,设计了一种可移动式科氏流量计实验平台。简述了科氏流量计的基本原理和相关数字信号的处理方法,指明了相关方法的研究趋势。针对研究趋势,分析了科氏流量计实验平台的功能需求,给出了总体设计方案、硬件选型、软件流程和技术指标,重点阐述了数据采集模块(以PLC和NI9234为核心部件)的详细设计,给出了实验平台的初步测试结果。测试表明,该实验平台性能稳定,功能全面,能较好地为开展科氏流量计相关数字信号处理方法研究提供平台支撑。     

混沌信号脉冲同步技术在雷达中的应用

依据混沌系统的脉冲同步特性,结合数字信号处理技术,可以得到原发射信号的时间延迟信号与变时间尺度信号.据此提出脉冲同步技术在混沌雷达系统中的应用方案,给出连续混沌信号雷达的结构框架.仿真实例以Colpitts电路产生的混沌信号为雷达发射信号,验证了基于脉冲同步的混沌信号时延与变时间尺度技术应用于混沌雷达的可行性.混沌雷达系统中的信号处理部分以宽带互模糊函数为工具,根据宽带模糊函数的定义给出了混沌信号雷达信号处理部分的详细框图.     

基于MATLAB的FIR数字滤波器典型设计

就MATLAB在数字信号处理方面的应用作了一些研究,主要研究在MATLAB环境下FIR数字滤波器的典型设计方法:窗口法.列举具体实例比较了 Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗、Kaiser窗各自的频率响应曲线.应用MATLAB信号处理工具箱及其扩展函数,使得如何在数字信号处理过程中较复杂的数字滤波器设计问题得以解决,用MATLAB进行仿真设计,已成为实现FIR数字滤波器设计必不可少的实用技术.     

单通道相控阵雷达及类波束形成技术

针对常规相控阵雷达的馈线网络小型化问题以及由发射高增益定向波束引起雷达信号被截获概率较大的问题,提出了一种新的相控阵雷达系统。该系统的馈线网络中仅有一个带移相器的收发共用通道,在时序控制模块的控制下贯续接入各收发共用的阵元进行发射信号馈送或信号接收,同一时刻只有一个阵元与通道连接。基于此系统提出了类波束形成的概念与技术,通过各阵元依次发射时间分集的脉冲信号形成类发射波束;各阵元依次接收这些脉冲信号并进行相干脉冲积累以形成类接收波束;并通过控制移相器的相移量以及通道切换时间形成各阵元间发射或接收的相位差进而控制类波束的最大指向。仿真分析证明了该系统能以较小的硬件规模在不形成高增益定向波束的前提下具有与常规相控阵相当的性能。     

宽带稀疏线阵内外场联合通道校正技术研究

实际工程应用中数字波束形成的关键技术之一是接收通道校正,校正的精度将直接影响形成波束的主瓣宽度和副瓣电平。结合某工程实例讨论了一种在工程实现中的接收通道校正方法,通过频域均衡滤波器法和内外场联合利用已知信号源的天线校正方法,实现了通道幅相不一致性的校正,并提出了提高波束精度的天线方向校正方法。最后,根据实验数据计算相关的校正系数,并对测试信号进行校正,校正结果验证了该方法的有效性。     

多制式调制模块的原理与设计

分析了多制式调制的原理 ,提出并实现了一种基于PCI总线的多制式调制模块的设计方案。它采用正交调制与数字上变频方法 ,可以生成多种中频调制信号。它的另一个特点是将基带处理单元用PCI总线隔离开来 ,可以结合通用计算机或商用DSP处理模块 ,构成一结构灵活而又具有实时处理能力的多制式调制系统。     

毫米波引信数字信号处理系统设计

本文介绍用ＡＤ９０４８视频闪烁型Ａ／Ｄ芯片、ＴＭＣ２３１０高速矢量处理器和ＴＭＳ３２０Ｃ２５微处理器所设计的超高速可编程毫米波引信数字信号处理系统,给出了系统硬件结构框图和信号处理算法流程。     

基于波束域MUSIC方法的高分辨方位估计

现代声纳系统普遍采用水听器基阵和一定的信号处理来提高对目标的检测和定位能力,而基阵的波束形成则在其中起着核心作用。文中研究了窄带波束域高分辨方位估计技术,分析了波束域MUSIC方位估计的构造过程和具体实现方法。仿真计算表明,基于波束域MUSIC的方位估计算法是一种分辨空间小角域内多个目标的有效方法。     

实用D/A变换器引起的信号抖动分析

本文针对模拟信号数字化处理后,其信号会出现抖动这一实际现象,进行了深入的理论分析和计算,指出产生抖动的主要原因是数字离散信号在Ｄ／Ａ变换器滤波后残留了部分高频分量。本文推导了残留高频分量引起幅度抖动和相位抖动的表达式,分析了影响幅、相抖动的主要因素,并提出了减小抖动的措施。本文得出的结论对数字化系统设计,具有实际指导意义。