多載頻fmcw在mimo雷達(dá)中的應(yīng)用研究

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1、多載頻FMCW在MIMO雷達(dá)中的應(yīng)用研究第期電子學(xué)報(bào)..年月正.多載頻在雷達(dá)中的應(yīng)用研究楊明磊,陳伯孝,張守宏,高昭昭西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號處理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安摘要:介紹多載頻雷達(dá)的特點(diǎn)和工作原理,對多載頻線性調(diào)頻連續(xù)波信號及其回波進(jìn)行了分析,并詳細(xì)論述了雷達(dá)中靜止目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)情況下多載頻信號處理方法以及其中的一些關(guān)鍵問題,如通道分離濾波器的設(shè)計(jì)、距離分辨率分析、速度補(bǔ)償精度分析、相參積累周期數(shù)的選取等.針對該體制雷達(dá)各發(fā)射天線間載頻不同的特點(diǎn),提出了采用相參合成的方法來精測目標(biāo)距離,獲得距離高分辨,具有運(yùn)算速度快、受目

2、標(biāo)運(yùn)動(dòng)影響小的優(yōu)點(diǎn);對運(yùn)動(dòng)目標(biāo)情況下距離多普勒的耦合問題進(jìn)行了詳細(xì)分析,并提出了利用相參積累進(jìn)行補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案.關(guān)鍵詞:多載頻;雷達(dá);綜合脈沖與孔徑雷達(dá);距離高分辨中圖分類號:.文獻(xiàn)標(biāo)識碼:文章編號:??,,?,?,,’,,:.,..,Ⅱ,..唧?曲.:;;;曲?個(gè)天線接收并通過信號處理形成發(fā)射和接收雙程方向引言圖,可以同時(shí)對目標(biāo)進(jìn)行檢測和跟蹤.因此它不僅具有一雷達(dá)?是最近幾年新提出的一個(gè)概念,它具般雷達(dá)的特點(diǎn),還兼有綜合脈沖孔徑雷達(dá)的一有多個(gè)發(fā)射陣元和多個(gè)接收陣元,每個(gè)陣元發(fā)射不同的系列優(yōu)點(diǎn),在對抗目標(biāo)“閃爍”、反隱身、抗干擾和抗

3、信號且發(fā)射信號間正交.文獻(xiàn)研究的米波稀布陣綜反輻射導(dǎo)彈方面都具有獨(dú)特的優(yōu)勢.文獻(xiàn),已經(jīng)對合脈沖孔徑雷達(dá)采用均勻分布在兩個(gè)圓周上的微波段的這種雷達(dá)進(jìn)行了一些簡單介紹,并對其陣列形個(gè)天線發(fā)射和個(gè)天線接收,發(fā)射信號采用不同載式及方向圖綜合進(jìn)行了研究.而本文主要研究多載頻頻、彼此相互正交的信號,是一種典型的單基地多載頻在該雷達(dá)中的應(yīng)用,主要包括信號波形的設(shè)計(jì)分雷達(dá).文獻(xiàn),研究的岸艦雙/多基地地波超視析、信號處理方法、利用頻率分集來實(shí)現(xiàn)距離高分辨以距雷達(dá)利用在海岸上的發(fā)射站發(fā)射信號,也采用綜合脈及距離速度耦合問題的處理等.沖孔徑技術(shù),其發(fā)射站

4、采用多個(gè)天線同時(shí)輻射不同載頻多載頻信號分析信號,信號形式為調(diào)頻中斷連續(xù)波.而這里所多載頻雷達(dá)可采用單頻信號、調(diào)頻中斷連提出的多載頻雷達(dá)是從以上兩種雷達(dá)發(fā)展而來續(xù)波、線性調(diào)頻信號或者編碼信號等.的,它利用多個(gè)陣元發(fā)射不同載頻的正交信號,利用多收稿期:?;修回日期:基金項(xiàng)目:國家預(yù)研項(xiàng)目.】】。;年教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目№.電子學(xué)報(bào)年由于信號可用很高的脈壓比解決距離分辨率和作用距離之間的矛盾,而且連續(xù)波可以減小雷達(dá)的發(fā)射功率,故在收發(fā)分置的雷達(dá)中該文假設(shè)為單基地情況可采用這種“波形,設(shè)其周期為,調(diào)頻帶寬為日假設(shè)系統(tǒng)有個(gè)發(fā)射天線

5、,天線問的頻率間隔為△廠,則發(fā)射信號的時(shí)頻關(guān)系如圖所通道分離濾波器示,總帶寬為一圖信號頻譜變化圈△,’這樣第.】個(gè)天情況下,》△靠△,各陣元接收信號包絡(luò)近似相線的發(fā)射信號可寫成等..,≤≤先對各個(gè)接收陣元數(shù)字采樣后的信號作常規(guī)的接其中為第個(gè)發(fā)射陣元的載頻,,為中收,權(quán)值一.△,則接心載頻,為第個(gè)陣元的發(fā)射信號頻率編碼∈,收合成的信號可近似表示為±,?,±/,為調(diào)頻斜率.則任意兩發(fā)射陣元,.△所輻射的信號到達(dá)空間任一點(diǎn)的互相關(guān)積分為一一一△以.??其中,一△.?.?然后對合成信號進(jìn)行解調(diào)頻處理,即與一個(gè)發(fā)射基準(zhǔn)信號.復(fù)混頻,可得一Ⅱ?

6、。.?基帶信號為【肘/【立其中,:?.一口∑△一,?△一.一一△..:由于一≤?《,故接著再對信號進(jìn)行通道分離,即分別與各發(fā)射陣元一,而一為整數(shù),則只要滿足為的頻差項(xiàng)一混頻并低通濾波,可分整數(shù),式近似為零,則各陣元發(fā)射信號彼此都是正交離出各路發(fā)射信號的,在空間疊加后不形成方向圖,即輻射能量在所有方一一.,△.,向上均勻分布..~一靜止目標(biāo)回波及信號處理以上信號處理過程的頻譜變化如圖所示,可以看第個(gè)接收陣元接收到距離和為指目標(biāo)與發(fā)射出,這種分離方法要求目標(biāo)距離相對應(yīng)的頻率滿足下式和接收站的距離和處靜止目標(biāo)的回波信號為,/否則通道問就會(huì)

7、產(chǎn)生混
:∑?:∑一.一疊,無法進(jìn)行通道分離,由此可知對應(yīng)的最大不:∑伽一.一模糊距離為△式中,。“為第個(gè)發(fā)射陣元一目標(biāo)一第個(gè)接收.其中通道分離濾波陣元之間的延時(shí),,一△一△,/;器的幅頻特性曲線如圖△、△分別為目標(biāo)與第居個(gè)發(fā)射陣元相對于發(fā)射陣所示,其通帶截止頻率.由最大作用距離圖通帶分離濾波器幅頻特性圖中心和第個(gè)接收陣元相對于接收陣中心的延時(shí)差,與決定,需滿足,尸≥一一/.如當(dāng):/,最大陣列形狀有關(guān).在陣列不是太大以及發(fā)射信號為窄帶的第期楊明磊:多載頻在雷達(dá)中的應(yīng)用研究信號可表示為作用距離一尺,時(shí),戤一/,則濾波器的通帶截止頻率.

8、可取為.而一,曲.,~一阻帶截止頻率.可取為/,為了保證分離后的信號中不包括其它路的信號,要求濾波器的過渡帶要陡峭,取目標(biāo)所在波位對上述信號補(bǔ)償多余相位,即乘以一在/處的阻帶衰減至少要低于一.個(gè)方向性函數(shù),一.一然后再對
作距離壓縮處