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高频段电离层特性及雷达综合频率选择方法研究

张文敏  
【摘要】:高频地波雷达作为一种新体制雷达,除了具有更加优良的探测性能之外也有它的局限性和缺点,这主要表现在它在高频段的生存能力。高频雷达工作在复杂的电磁环境中,各种干扰和噪声都和工作频率有关。除此之外,雷达目标散射截面积和地波传播衰减特性也和雷达工作频率有关。实际工作中如果选频不当会导致雷达检测不到目标或者探测距离降低。本论文主要研究内容就是综合以上各种因素考虑高频地波雷达频率优化选择问题,建立了以最大信杂噪比为准则函数的高频雷达频率优选系统,设计实现了高频地波雷达频率优化选择界面系统。主要研究内容如下: 首先,电离层干扰是影响高频雷达频率优化选择的重要因素。本文介绍了电磁波的电离层传播机理,预测了电离层每一层穿透频率特性和峰值高度特性,分析了电离层吸收损耗特性。分析了电离层回波对高频地波雷达的影响,提出了电离层杂波干扰可能的几种传播模式。 其次,推导了高频地波雷达雷达方程,研究了高频电磁波沿均匀光滑海面传播时的传输衰减特性,分析了给定雷达目标的散射截面积特性。 再次,通过对电离层回波干扰中的几条可能回波路径的分析,提出了电离层回波干扰四种工作模式以及它们的组合模式的概念。仿真分析了两种电离层传播模式下电离层回波干扰路径,以及各个路径的传播损耗,并应用后向返回散射能量算法计算了目标距离单元内的电离层回波能量。预测了环境噪声系数,环境噪声一般随频率增大而减小。讨论了海杂波对回波信号的影响,重点讨论了一阶海杂波对目标的遮挡问题,通过对二阶散射系数的讨论介绍了二阶海杂波能量的计算方法。 最后,介绍了高频地波雷达频率优选系统的构成,建立了最大信杂噪比的频率优选准则。分别介绍了每一部分具体的计算及实现流程,最后给出了高频地波雷达优选系统的选频计算总流程。基于最大信杂噪比准则设计实现了高频地波雷达频率优选系统以及其界面显示系统。


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