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合成宽带脉冲多普勒雷达系统设计与实现

张康  
【摘要】:现代信息化战争复杂的战场环境要求雷达具有宽带高分辨率检测、跟踪、成像与目标识别的能力,以适应战争形态的快速变化与交战双方对提高战场感知能力的迫切需求;合成宽带脉冲多普勒雷达具有距离速度二维高分辨,无距离和速度模糊,能够抑制极强地海杂波的干扰,抗干扰能力强,易于工程实现等特点,是未来雷达系统的重要发展方向。本文研究了频率步进信号处理技术,从频时转换与时频转换两个角度推导了其一维距离高分辨处理算法,介绍了目标抽取算法与距离-速度耦合特性;研究了频率步进信号的距离-速度二维联合高分辨处理方法。本文探讨了DDS的工作原理、输出频谱结构与杂散分布;分析了锁相环基本环路参数,包括锁定时间、稳态误差、稳定性、噪声与杂散指标;在此基础上规划了DDS输出频率,设计了环路滤波器与DDS频综板卡,研制了DDS锁相宽带步进频率源;通过测试,该频率源具有低杂散与亚微秒级快速锁相特性。然后,根据前文的基础理论研究,本文进行了S波段频率步进雷达系统设计,重点研究了其频率源与射频接收机设计,将已研制的步进频率源作为该雷达频率源的二本振,并用DDS产生无杂散窄带中频调制信号,对其进行工程实现;通过对雷达系统的闭环测试,验证了该系统设计的可行性与有效性。最后,本文进行了民航飞机ISAR成像外场实验,用有源天线对雷达系统进行幅相一致性校正,而后对其进行一维高分辨测距与二维高分辨成像,得到目标随时间连续动态变化的一维高分辨距离像与散射点清晰的二维ISAR图像,验证了该频率步进合成宽带雷达系统的可靠性、稳定性与先进性,证明了宽带脉冲多普勒雷达的高精度距离速度检测与成像能力。


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