logo资料库

脉冲压缩极其旁瓣抑制技术研究.pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.89M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共65页
第2页 / 共65页
第3页 / 共65页
第4页 / 共65页
第5页 / 共65页
第6页 / 共65页
第7页 / 共65页
第8页 / 共65页
资料共65页，剩余部分请下载后查看
    封面
    文摘
    英文文摘
    创新性声明和关于论文使用授权的说明
    第一章绪论
    §1.1研究背景和意义
    §1.2本文的主要工作及内容安排
    第二章脉冲压缩技术
    §2.1概述
    §2.2线性调频信号
    §2.3二相编码信号
    §2.4频率相位混合调制信号
    第三章脉冲压缩信号旁瓣抑制技术
    §3.1线性调频信号旁瓣抑制
    §3.1.1窗函数加权
    §3.1.2谱修正技术
    §3.2二相编码信号旁瓣抑制
    §3.2.1最小均方逆滤波(LS)法
    §3.2.2线性规划(LP)法
    §3.2.3神经网络法
    §3.2.4 LP法和LS法仿真及比较
    §3.3频率相位混合调制信号旁瓣抑制
    第四章脉冲压缩雷达信号处理机软硬件实现
    §4.1概述
    §4.2某雷达信号处理机简介
    §4.3脉冲压缩系统硬件设计
    §4.3.1 TigerSharc Tsl01处理器简介
    §4.3.2硬件设计方案
    §4.4脉冲压缩系统软件设计
    §4.4.1软件算法设计
    §4.4.2软件开发环境简介
    §4.4.3 DSP软件流程
    第五章脉冲压缩雷达系统的性能分析
    §5.1 DDS板波形产生对脉冲压缩结果的影响
    §5.2 A/D对脉冲压缩结果的影响分析
    §5.3采样频率及采样点数对脉冲压缩性能的影响
    结束语
    参考文献
    附录A脉冲压缩电路板实物图
    附录B脉冲压缩测试结果
    在读期间研究成果
    致谢
    西安电子科技大学硕士学位论文脉冲压缩及其旁瓣抑制技术研究姓名：张静申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：史林20050101
    摘要Y695801本文主要介绍和分析了某雷达的脉冲压缩及其旁瓣抑制技术，并给出了其工程实现方法。首先从脉冲压缩理论出发，分别给出了线性调频信号、二相编码信号和频率相位混合调制信号的模糊函数、脉冲压缩以及频谱特性。分析了这三种信号的多普勒特性，给出了在不同参数失配的情况下，脉冲压缩信号的输出结果，从失配的角度，对线性调频信号、二相编码信号以及混合调制信号的抗截获性能作了具体的仿真分析。结果表明，混合调制信号兼有线性调频以及斗目编码信号的优点，是一种新型的脉冲压缩信号。介绍了线性调频、二相编码和频率相位混合调制等脉冲压缩信号的旁瓣抑制方法，给出了相应的仿真，并对仿真结果进行了比较。针对混合调制信号，提出了一种基于网络综合的旁瓣抑制方法，设计了异型旁瓣抑制滤波器。最后结合某雷达信号处理机的系统研制，设计了全部采用数字信号处理器TigerSharcTsl01实现脉冲压缩、旁瓣抑制的软硬件设计方案，并对其方案进行了计算机仿真验证。该方案具有结构简单、体积小、能灵活适应信号处理的优点，并且已经成功用于某雷达，在工程实践中取得了良好的效果。关键词：脉冲压缩旁瓣抑制异形旁瓣数字信号处理
    ABSTRACTThispaperismainlyconcernaboutthetechnologyofpulsecompressionandsidelobesuppressionaSwellasthewayofimplementation．First，bythepulsecompression，thelinearfrequencymodulationsignal(LFM)，binaryphase—codedsignal(BC)andthecombinedsignalofLFMandBCisdiscussedrespectivelyincludingthefuzzyfimcfion，pulsecompressionandfrequencyspectrumcharacteristic．TheDopplercharacteristicofthreekindsofcompressionsignalsareanalyzed，andtheoutputresultsofthepulsecompressionsignalsareOvenindifferentmismatchcases．Fromtheviewofmismatch，asimulationanalysisofthreekindsofcompressionsignalsabouttheperformanceoftheanti—interceptisgiven．TheresultindicatesthatthecombinedmodulationsignalhaSthemeritsofbothLFMandBCsignalanditisanewkindofpulsecompressionsignal．Introducingthesidelobesuppressionoftheabovesignals，theauthoralsogivethecorrespondentsimulationsandcomparetheirresults．Asforthecombinedsignal，thesidelobesuppressionmethodbasedonnetworksynthesisisputforwardandtheirregularsidelobesuppressionfilterisdesigned．Atlast，developingofsomeradarsignalprocessorrealization，pulsecompressionandsidelobesuppressionsoftwareandhardwarewithdigitalsignalprocessorTigerSharcTsl01WaSgiven．Itissimpleinstructure，smallinsize，lowinpowerconsumption，reliableinperformanceandCanbeeaSilyhandled．Ithassuccessfullyappliedtoaradarandmadeagoodperformanceduringthepractice．Keyword：pulsecompressionsidelobesuppressionirregularsidelobedigitalsignalprocess
    创新性声明、’’_本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担～切相关责任。本人签名：g医塑；日期丝兰：生孥关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在——年解密后适用本授权书。本人签名：g丛堑日期塑堕：!：!Z：导师签名：盘毯日期兰塑!：!：!乏
    第一章绪论第一章绪论§1．1研究背景和意义雷达是集中了现代电子科学技术各种成就的高科技系统。众所周知，雷达已成功地应用于地面(含车载)、舰载、机载方面。近年来，雷达应用已经向外层空间发展，出现了空间基(卫星载、航天飞机载、宇宙飞船载)雷达。目前正在酝酿建立比地面预警雷达、机载预警雷达和超视预警雷达更优越的星载预警监视雷达。鉴于雷达在军事中所起的重要作用，各国纷纷投入大量的人力物力，借助现代电子科技的不断进步来发展自己的雷达技术，使雷达技术和理论得到了迅猛的发展，同时也促进了其民用领域的应用。雷达信号理论形成于二十世纪四、五十年代。Wiener1942年建立了最佳线性滤波和预测理论【2‘I，North1943年提出了匹配滤波器理论【玎l，Urkowitz把匹配滤波器推广到色噪声场合，建立了“白化滤波器”和“逆滤波器”的概念12…。特别是Woodward于1953年提出了著名的模糊函数理论田J，奠定了雷达分辨理论基础，并首次对脉冲雷达的分辨力问题进行系统地研究，使人们对雷达信号形式及处理的认识上升到了一个新的高度。这些具有划时代意义的科学成就影响广泛深远，极大地推动了雷达技术理论的发展，从而进一步促进了对雷达波形设计及雷达信号检测的深入研究，由此推动了脉冲压缩技术的发展和应用。进入六十年代后，由于许多新技术和新器件相继成功开发并应用于雷达系统中，使得雷达系统的性能和指标有了大幅度提高。特别是离散傅立叶变换的快速算法FFT的出现，为数字信号频域处理的实用化打下了坚实的基础。之后又陆续出现了许多快速算法和数字滤波器的设计方法，使数字信号处理理论逐渐地成熟和完善。在八十年代后，随着集成电路的飞速发展，各种高性能DSP芯片相继出现，使雷达信号的产生和处理朝着数字化的方向迅速发展。数字技术在雷达系统中的广泛应用，使得雷达系统在设备小型化、可靠性和多功能等方面取得了巨大的进展，同时也有了时域和频域两类技术并进的局面。进入九十年代后，随着反辐射武器的发展，在雷达技术的发展和进步的同时，现代雷达所面I临的挑战也逐渐严峻起来。当前雷达面临着“四大”威胁，即快速应变的电子侦察及强烈的电子干扰；具有掠地、掠海能力的低空、超低空飞机和巡航导弹；使雷达散射面积成百上千倍减小的隐身飞行器：快速反应自主式高速反辐射导弹。因此，对雷达的能力提出了更高的要求。为了对付这些挑战，雷达界已经并在继续开发一些行之有效的新技术。例如，频率、波束、波形、功率等雷达基本参数的捷变或自适应捷变技术：匹配滤波、相参积累、恒虚警处理(CFAR)、多普勒滤波等技术；低截获概
    脉冲压缩及其旁瓣抑制技术研究率(LPI)技术：扩频技术；超低旁瓣技术等。对抗“四大”威胁必然是上述一系列先进技术的综合运用，并非某一单项技术手段所能奏效的，这就迫使雷达不断发展先进的信号处理技术和新的雷达体制。为适应现代电子战、信息战的特征，对现代雷达系统提出了超分辨、抗干扰、自适应反隐身、低截获、强生存能力等新的要求。因此，超宽带雷达信号产生技术、脉冲压缩技术、超分辨信号处理技术、低截获概率技术(LPI)、数字化接收机技术和以DSP为基础的软件无线电技术在雷达中的应用等正成为现代雷达领域的研究热点。低截获概率技术的出现和发展使雷达的性能得到了极大提高。由于低截获概率雷达具有良好的抗干扰性与隐蔽性，可降低敌方侦察接收机的作用距离与我方雷达作用距离的比值(即截获概率)．传统的侦察机难以发现信号，无法进行检测与跟踪，大大提高了雷达的生存能力，因此，低截获概率技术获得了广泛应用。目前实现低截获概率的主要途径是采用超低旁瓣天线、选择大时宽带宽积的脉冲压缩信号以及采用相控阵技术。我们主要针对大时宽带宽积信号采用脉冲压缩技术。根据匹配滤波理论，对于脉压比为1：N的信号，脉压前后的信噪比提高N倍。这样可以使敌方侦察设备对雷达信号失配，同时雷达可以降低发射峰值功率，降低雷达信号检测所需的单脉冲信噪比。脉冲压缩信号最早用于线性调频信号，在线性调频脉冲压缩概念提出之后，人们对大时宽带宽积信号进行匹配滤波就可以获得压缩输出的窄脉冲有了深刻的认识，大时宽带宽积信号可以在脉内进行附加调频或调相甚至调幅来得到。雷达中常采用的信号为线性调频信号和伪随机编码信号，随着数字技术的发展，特别是高性能DDS芯片的产生，非线性调频信号以及由各种脉冲压缩信号组合而成的混合编码信号也开始得到广泛的应用。从电子对抗的角度出发，线性调频信号和非线性调频信号其特征量有限、信号形式固定、熵值小，易于被对方电子设备截获和进行特征分类，不易作为低截获雷达的信号形式。伪随机编码信号成为雷达实现低截获特性的最佳波形，这是因为它接近自噪声调制，具有最大熵，但是伪随机编码信号对多普勒频率较敏感。频率相位混合调制信号因具有线性调频信号和伪随机编码信号的优点从而得到了广泛的应用。由于脉冲压缩信号在雷达系统中的广泛应用，旁瓣抑制问题也随之备受关注。在多目标环境中，脉冲压缩信号的旁瓣会埋没附近较小目标的主信号，引起目标丢失。为了提高分辨多目标的能力，必须采用旁瓣抑制或简称加权技术。对于线性调频信号，考虑到信号波形和频谱的关系与天线激励和远场的关系具有本质上的共性，人们应用天线设计中的旁瓣抑制理论，提出多尔夫一切比雪夫函数作为最佳加权函数。但是这种理想的加权函数是难以实现的。我们只能在旁瓣抑制、主瓣加宽、信噪比损失、旁瓣衰减速度以及技术实现难易等几方面折衷考虑，选择合适的加权函数。常用的二相编码脉压信号旁瓣抑制的方法有最小均方逆滤波
    第一章绪论。(LS)法、线性规划(LP)法。近年来，神经网络的研究受到广泛重视，它以并行处理、分布式信息存储、高度的容错性等特点展示了其广泛的应用前景。1993：年，Kwan等人提出了一种13位巴克码和63位M编码时脉冲雷达检测的神经网络方法。对于频率相位混合调制信号的旁瓣抑制，本文介绍了一种基于|)c)4络综合的旁瓣抑制方法，该法简单易于实现，旁瓣抑制效果较好。本文的内容是基于参与某单位的某雷达信号处理机的脉冲压缩子系统的基础上展开的。本文介绍了脉冲压缩理论，探讨了线性调频信号、二相编码信号和频率相位混合调制信号的脉冲压缩性能，对三种信号的旁瓣抑制方法做了仿真，并在此基础上进行了比较。文中还着重介绍了采用通用数字信号处理芯片来实现该雷达信号处理机的脉冲压缩处理的软硬件方案，同早期的雷达系统不同，信号处理机的脉冲压缩子系统全是用新一代的高性能通用DSP，TigerSharcTsl叭来完成的，完成了脉冲压缩、旁瓣抑制和相参积累等功能。该系统具有结构简单、体积小、功耗低、能灵活适应信号处理且系统稳定可靠的优点，在工程实践中取得了良好的应用效果。本文还给出了该雷达系统信号处理机部分电路板的实物图和性能测试结果。§1．2本文的主要工作及内容安排本文对各种脉冲压缩信号的性能、旁瓣抑制方法作了具体的分析和仿真，介绍了某雷达信号处理机的部分软硬件设计。本文的主要工作可以分为以下几个方面：·对线性调频信号、二相编码信号以及频率相位混合调制信号的脉冲压缩性能作了具体的分析与计算机仿真(第二章)。·介绍了线性调频信号、二相编码信号、频率相位混合调制信号等脉冲压缩信号的旁瓣抑制方法，进行了具体的分析与计算机仿真并做了比较(第三章)。·采用高速数字信号处理芯片TigerSharcTsl01设计雷达信号处理机的脉冲压缩系统，包括数字脉冲压缩、旁瓣抑制和相参积累。并在VisualDSP++3．0的编译环境下完成所有功能的软件编程设计(第四章)。·分析了影响脉冲压缩性能的各种因素(第五章)。
    脉冲压缩及其旁瓣抑制技术研究第二章脉冲压缩技术§2．1概述随着飞行技术的发展，对雷达站的作用距离、分辨能力、测量精度和单值性等性能指标提出越来越高的要求。而在实现最佳处理并保证一定信噪比的前提下，测量精度和分辨力对信号形式的要求是一致的。测距精度和距离分辨力主要取决于信号的频率结构，为了提高测距精度和距离分辨力，要求信号具有大的带宽。而测速精度和速度分辨力则取决于信号的时间结构，为了提高测速精度和速度分辨力，要求信号具有大的时宽。为了提高距离一速度联合分辨力，信号模糊函数的最佳形式是二维冲击函数或理想的图钉型模糊函数，故信号不仅必须在频域内占有大的持续宽度，也必须在时域内占有大的持续宽度。除此之外，为了提高雷达的作用范围，要求信号具有大的能量。综合这几方面的要求，可见为了提高雷达系统的发现能力、测量精度和分辨能力，要求雷达信号具有大的时宽、带宽、能量乘积。但是在系统的发射峰值功率受到限制的情况下，大的信号能量只能依靠增大发射信号时宽来得到，因此，大的时宽带宽积信号就变得非常重要。对于单载频脉冲信号的时宽和带宽乘积接近于1的信号来说，测距精度和距离分辨力同测速精度和速度分辨力以及作用距离之间存在着不可调和的矛盾。在匹配滤波器理论指导下，产生了脉冲压缩的概念。所谓脉冲压缩，就是采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够的最大作用距离，而在接收时则采用匹配滤波器进行脉冲压缩，获得窄脉冲信号，使雷达提高检测能力的同时又不降低距离分辨力，因而能较好地解决作用距离和分辨力之间的矛盾。在脉冲压缩系统中，发射波形往往在相位上或频率上进行调制，接收时将回波信号加以压缩，使其等效带宽B满足：B>>1／f(2—1)其中t为发射脉冲宽度，令r0=1／B，则距离分辨力为：4=Cr0／2(2-2)式中，70表示经脉冲压缩后的有效宽度。因此，脉冲压缩雷达可用宽度f的发射脉冲来获得相当于发射脉冲有效宽度为。o的简单脉冲系统的距离分辨力。发射脉冲宽度r跟系统有效(经压缩的)70的比值便称为脉冲压缩比，即D=rho(2-3)因为70=1／B，所以式(2—3)可写成
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    行业

    共收录7266份资料，累计15个分类，关注成员有19位，主要包括：物流,旅游,餐饮零售,网络游戏,咨询,金融,电子政务,外包,教育,制造,医疗,嵌入式,互联网,交通,电信

    热门标签

    物流 旅游 餐饮零售 网络游戏 咨询 金融 电子政务 外包 教育 制造 医疗 嵌入式 互联网 交通 电信

    最新资料