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连续波测距雷达信号分析器设计及相关理论与算法研究

袁俊泉  
【摘要】:现代靶场测量雷达不仅要能测速、测角,而且还要具备测距的功能。因而,对多频连续波测距雷达的研制,具有很大的应用价值。本文的研究工作围绕多频连续波测距雷达的关键技术以及信号分析器的设计问题而展开,主要的创新性研究内容如下: 在多频测距原理方面,提出并研究了一种新的多频测距方法:二次差频测距。详细论述了该测距方法的测距原理、频点的选取准则、正确解模糊对信噪比的要求及测距精度,通过与参差多频测距方法进行比较,指出各自的优缺点,为多频连续波雷达的研制提供了坚实的理论基础。在指出双频测距及多频测距各自局限性的基础上,提出了利用多频测距捕获目标,然后转入双频测距跟踪目标的测距体制,该体制有效解决了增大测距的最大不模糊距离与提高测距精度这个不可调和的矛盾。 在加速度补偿方面,首先分析了加速度对FFT输出信噪比的损失因子,给出了FFT处理的最佳相参积累时间。然后分析了机动目标情况下双频测距的基本原理有何变化,详细推导了基于频域峰值检测的检测性能,同时基于非平稳信号处理技术,提出了一种低信噪比下基于离散模糊函数估计LFM信号参数的新方法,对其基本原理及性能进行了详细的理论推导。最后,通过仿真分析对加速度补偿前后的测距性能进行了比较。 在正交解调误差校正方面,分析了正交解调接收机通道不平衡对双频测距的影响,基于时间平均的思想,提出了一种正交解调误差的校正新方法。通过仿真实验,证明了通过误差校正后,系统测距误差被有效地消除了,即达到了满意的校正效果。 在量化噪声方面,分析了两种量化模型:均匀量化与极小化量化的噪声特性,得到了输入高斯噪声时,量化噪声的方差及相应的信噪比损失。通过仿真分析了低位量化时测距性能的损失,指出在测距指标要求不高时,采用低位量化(1位或2位量化)可以满足数字化接收机设计的要求,大大减少了采样数据的存储量,增大了目标可观测时间。 在信号分析器的设计方面,首先给出了连续波多频测距雷达终端系统的构成及其相互连接关系,然后在概述了信号分析器的总体设计与构成的基础上,对信号分析器各子模块的功能及软硬件设计进行了深入的研究。 论文研究成果已成功应用于机动式多频连续波精密弹道测量雷达。


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