宽带雷达信号产生与处理技术研究

【摘要】： 现代高科技战争对雷达系统设备的功能与性能提出了越来越高的要求。具有大瞬时带宽的宽带雷达，因其高的距离分辨率、抗干扰能力强、高的目标检测和识别能力等优点，受到世界各国的普遍重视，各国尤其关注瞬时带宽达1GHz以上的X波段宽带雷达信号产生和处理技术。因此，研究大瞬时带宽雷达信号的产生与处理，提高宽带雷达的性能具有非常重要的现实意义。 本文以宽带线性调频(LFM)雷达信号产生系统的误差分析为基础，对宽带雷达信号产生方法及其系统组成模块进行了研究，建立了相关的数学误差模型，并深入分析了各模型中误差因素的形成机理以及误差对产生信号质量的影响。提出了分别针对数模转换器(DAC)、模拟正交调制器的误差校正实现方法以及针对整个系统的误差校正算法，并对实际系统中DAC引入的信号幅度调制误差进行了补偿。设计并成功研制了基于DDFS和基于DDWS两种方式的单通道宽带雷达信号产生实验系统，在此基础上，提出并设计了一种新颖的利用两通道产生大瞬时带宽雷达信号的系统方案。同时，研究了宽带雷达信号调频线性度的测量算法，并对基于频带分割和去斜率的脉冲压缩算法进行了研究。 本文的主要工作及创新内容如下： 1．设计并成功研制了基于基带和中频采样两种实现途径的宽带雷达信号数字波形产生器实验系统。输出信号在X波段，瞬时带宽达1．3GHz，具有高的调频线性度和优良的谐波、杂散抑制性能。该数字波形产生器已通过了国家“十五”科技成果鉴定，性能指标在国内处于领先水平，并达到了国际先进水平。 2．设计并成功研制了基于DDWS方式的直接中频输出数字波形产生器系统，输出信号在VHF／UHF频段，带宽20MHz。针对该系统DAC的Sinc函数调制误差，提出采用数字预畸校正方法实现了输出信号幅度误差的补偿，输出信号幅度失真量分别获得1．37dB(带宽20MHz)和2．18dB(带宽40MHz)的改善。 3．提出并设计了一种新颖的利用两通道合成大瞬时带宽LFM雷达信号的系统方案。与传统的单通道信号产生方法相比较，该两通道产生方法有更大的优势。分析了该两通道产生系统的误差，并提出了一种自适应数字校正通道间波形相位误差的实现方法。这种利用两通道结构产生宽带雷达脉压信号的方法在现有文献中未见有报道。 4．研究了基于DDFS的脉冲压缩信号产生，建立了比较完善的系统误差模型，分析了DDFS的相位截断和量化位数杂散误差以及模拟线性正交调制器三种误差。采用两片DAC交替采样拼接方法抑制了DDFS产生的第一杂散，提出了补偿模拟正交调制器三种误差的自适应校正方法。另外，针对DDWS方式的宽带LFM信号产生系统，提出了分别校正输出信号幅度误差和相位误差的补偿算法。 5．分析了宽带脉压信号调频线性度对信号性能的影响，提出了大瞬时带宽LFM信号线性度的实时数字测量方法。研究了大瞬时带宽信号的脉压处理，提出采用基于频带分割和去斜率的方法处理宽带LFM雷达信号，可解决大瞬时带宽信号无法进行采集、存储和处理的难题。