分布式相参雷达相参效率及相参景深研究

分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar,DCAR)所发射信号仅能在感兴趣点处完全相参叠加,在一定发射相参效率约束下,因相参位置失配会出现能量弥散现象。对此,定义“相参景深”用以描述该能量弥散现象,并给出相参景深形成原因,指出其有界性和周期性特征,分析其影响因素,以具象化和定量化的方式揭示发射相参效率空间分布规律,可有效支撑DCAR发射信号参数和阵列构型选择等工程实践。最后,以多节点单元雷达的DCAR设计仿真实验,证明了所提方法的有效性。

基于ADRV9002的多通道探地雷达发信机设计

为了解决传统探地雷达集成难度大的问题,提出一种基于先进软件无线电技术的全新探地雷达设计方案。通过对ADRV9002的特性和开发方式进行研究,设计了能够满足探地需求的跳频信号。为增强雷达检测和分辨率能力,同时考虑到发射的信号需要满足正交性,根据两种不同机制的跳频信号分别设计了以时间分集和频率分集两种不同MIMO收发方式。根据实验结果对比可知,ADRV9002的跳频速度优于AD936X,可以为探地雷达系统设计提供更为快捷的设计思路。

基于双谱三维向量的雷达辐射源个体识别

基于相位噪声造成的辐射源个体差异,提出了一种新的雷达辐射源个体识别算法。该算法以由双谱熵、双谱能量熵以及双谱主成分均值所组成的三维向量为特征向量,以K-均值(K-means)算法为分类器,完成了雷达辐射源个体识别。相比于现在比较主流的使用深度学习模型作为分类器的辐射源个体识别算法,该算法无需繁琐的模型训练步骤也能取得较好的识别效果。仿真结果表明,在信噪比为0 dB时,该算法依然能确保80%的识别正确率,算法性能优越。

CAN总线技术在3DX50发射机中的应用

3DX中波发射机上应用了大量的微机单元、现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)器件及控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线等技术,有效提高了整机的自动化、智能化水平。基于此,分析发射机中的CAN总线结构,并介绍维护过程中遇到该类型故障的处理办法。

某雷达大功率固态发射机的结构与散热设计

介绍了某雷达大功率固态发射机的结构布局及散热设计,并给出了关键部件的焊接及加工工艺方法。根据功放组件、供电电源及微波合成波导的热耗大小及分布形式,确定了整机液冷散热的热控方式,并进行了散热仿真分析。首先,基于热平衡方程计算得到单独模块散热所需的冷却液流量,并据此对冷板结构进行优化设计;然后,将各自冷板等效为独立的二端口流阻器件,在Flomaster中建立整个热控系统的一维流体分配模型,得到分流板的关键结构设计变量;最后,通过FloEFD软件并结合工程实际对整机进行散热仿真分析,得到发射机各器件及组合的表面温度分布云图。结果表明,功放组件芯片的最高温度及温度一致性均满足使用要求,从而验证了整机结构和散热方案的可行性。

X波段10 kW固态发射机的设计与实现

基于GaN材料的诸多优点,提出一种国产GaN功率器件的X波段10 kW固态发射机的设计与实现方法。首先完成固态发射机的设计,包括射频放大链路、电源、控制保护、冷却和环控等;然后采用失配合成方法实现发射机的输出功率可调。该方法易于工程实现,可靠性高,对类似设备的设计有一定的参考意义。

基于熵权-AHP的海空目标威胁度评估方法

针对目标威胁评估中主观与客观、数据与知识有效利用及其带来的综合评价等难题,提出基于熵权-AHP的海空目标威胁度评估方法。构建以隶属度计算为基础的海空目标指标体系,结合熵权的客观权重和AHP专家知识定性定量分析的优势,引入权重因子,得到综合权重,实现海空目标威胁度综合评估,仿真表明了算法的有效性和适应性,为目标威胁评估研究提供借鉴和参考。

基于系统架构的雷达软件可靠性指标分配方法及应用研究

针对传统舰载雷达体系架构兼容性和通用性差,软硬件耦合度高,软件可靠性低的问题,利用开放式系统架构在软件研制生命周期中对舰载雷达软件构件进行可靠性设计与指标分配,有助于减少或避免软件缺陷导致的系统故障,从而提高雷达软件的可靠性。

一种L波段国产GaN固态雷达发射机

为了应对国产雷达所有元器件均国产化需求,设计了一款工作频点在1.2GHZ~1.4 GHz的国产氮化镓(gallium nitride,GaN)固态雷达发射机。使用国产GaN功率模块对发射系统最大限度地进行小型化设计,降低组件的重量,加强设备的高可靠性及维护方便性设计,进一步完善GaN功率模块在线测试功能,使产品具有高可靠性和完善的雷达故障诊断功能。增加系统的监控、检测及显示功能,并将各种工作状态信号都传输到主监控上,使系统的各种工作状态都能够在终端上显示,使操作人员通过终端界面便可以检查发射系统的各种工作参数,判断发射机的工作状态。在电磁兼容方面通过谐波滤波器对二次谐波的抑制,测试结果表明,发射系统输出信号的二次谐波小于等于-66dB。

一种低附加相移多通道宽带R组件的设计与实现

相控阵雷达接收机常使用数控衰减器对接收增益进行控制,用以扩展接收机的动态范围。在不同衰减情况下需要保证各通道间的相位一致性,这就要求数控衰减器具有较低的附加相移。文章设计并制作了一款工作在6~18 GHz的低附加相移多通道宽带接收组件。该组件噪声系数小于3.8 dB,通道增益36±2 dB。每个通道内包含6位数控衰减器,附加相移小于±5°。

面向空天预警的多源异构装备一体化协同探测技术研究

针对空天预警探测对于多源异构装备的一体化协同运用需求,首先开展了多源异构装备体系协同运用总体设计,提出了分布式网络化服务化联合运用架构,可支持集中式、分布式等灵活多样的多源异构传感器协同管控模式;其次,开展了多源异构装备协同探测关键技术研究,可针对不同作战任务实现分布式装备自组织组网,利用天地基装备任务分配技术实现多目标多装备动态分配,并开展天地基装备协同引导分析计算,实现基于精度控制的多传感器协同跟踪。协同探测仿真试验结果证明,多源异构装备一体化协同探测技术可面向多方向多目标来袭场景有效提升预警探测系统的目标跟踪数量。

晶圆级异构集成毫米波收发组件测试技术

晶圆级封装技术能够大幅压缩前端收发组件的体积和重量,实现有源相控阵雷达的小型化,也带来诸如热管理、通道隔离、信号串扰、可返修性、可测试性等方面的技术挑战。由于引入了较多的先进工艺步骤和复杂的封装架构,如何对其进行测试以保证成品率、降低成本成为行业关注的技术难题。文中介绍了毫米波晶圆级异构集成封装工艺技术,并针对典型晶圆级封装组件的集成方案和测试流程对测试技术需求和面临的技术挑战进行了深入分析,对产品测试过程中涉及的晶圆级探针分层测试、治具测试和空口(OTA)测试三个关键技术进行梳理和总结,对后续射频晶圆级3D封装组件/模块的测试具有重要的借鉴和参考价值。

基于GprMax正演模拟的冬笋探测效果影响因素分析

冬笋是毛竹林经营收益的主要来源之一,含有丰富的营养物质,能够为竹农带来良好的经济收入。文章通过建立Peplinski拟真土壤模型,采用GprMax正演模拟方法分析冬笋埋深、冬笋大小对探地雷达回波图像的影响,通过地下冬笋模拟测试比较冬笋、竹鞭、石头在0.9GHz天线中心频率下的探测效果,并进行了冬笋的实地探测。结果表明冬笋的探地雷达回波图像为典型的双曲线,其形状主要由冬笋埋深、探测物质与土壤之间的介电常数差异决定。由于探地雷达实地采集的数据样本较少且采集困难,通过设置冬笋大小、深度等不同参数得到的GprMax模拟仿真图像,结合探地雷达实际测量的回波图像分析影响冬笋探测效果的因素,可为后续进行探地雷达图像分类提供一定的数据支撑。

一种超宽带零中频接收机的设计与实现

针对雷达、电子战和通信等多功能一体化探测要求,设计了一种基于零中频架构的0.3~18 GHz超宽带接收机。硬件系统由宽带数字接收机、超宽带模拟解调器和超宽带频率源组成,实现了0.3~2 GHz频段信号的直接数字化接收和2~18 GHz频段信号的模拟正交解调。给出了FPGA软件处理流程,采用了基于镜像功率检测方法对I/Q支路进行时延误差校正,采用了基于矩阵求逆最小方差法对I/Q支路进行幅相误差校正。样机测试结果表明,接收机的最大瞬时带宽为4 GHz,校正后的镜像抑制度超过50 dB。

圆阵雷达低慢小目标跟踪性能提升技术

低慢小目标的探测跟踪是雷达领域的难题;圆阵雷达在跟踪变速运动的无人机目标时,往往会因为积累能量扩散等问题导致跟踪不稳定、易断航等现象。文中充分挖掘圆阵雷达自适应数据率跟踪的潜力,将目标实时信噪比引入跟踪环路内,通过长时间相参积累脉冲组作为补救跟踪措施提升目标机动航段的跟踪稳定性。同时,通过Keystone变换和Dechirp算法校正长时间照射引起的距离徙动和多普勒扩散问题。数值仿真分析和圆阵雷达实测均验证了该方法的有效性。

面向反导预警作战的多传感器任务分配拍卖方法

针对在多方向多波次反导预警作战中,由于预警资源有限甚至不足,无法有效保障弹道导弹目标搜索、跟踪、识别的问题,提出一种面向反导预警作战的多传感器任务分配拍卖方法。首先,根据反导预警作战任务分配的特点,提出了一种任务分解策略,实现对反导预警作战的分解;接着,针对预警资源有限甚至不足情况下弹道目标探测的问题,考虑时间资源、预警资源分配和任务连续性等约束,建立以高任务完成度、低传感器交换次数和低有效时间资源消耗为目标函数的多约束多目标传感器分配优化模型;然后,结合多约束多目标多传感器分配优化模型和拍卖算法,提出多传感器任务分配策略求解反导预警作战任务分配问题;最后,通过数值仿真验证分解策略、多约束多目标传感器分配优化模型和多传感器任务分配拍卖方案的有效性。

宽带高功率谐波雷达发射机的设计与实现

近年来雷达探测技术在各个领域发展取得了飞跃发展,广泛应用于军事、民用等方面,谐波雷达由于其非接触性、穿透性和便携性等优点而引发人们关注。为了提高发射机的探测距离分辨率和抗电磁干扰能力,提出了一种宽带高功率谐波雷达发射机的设计方案,对发射前端的功放、天线等关键器件给出了具体的设计过程。通过对谐波雷达发射前端系统的仿真与分析,实物制作与测试,验证了方案的可行性。

多站时差定位数字接收机设计

针对多站时差定位接收系统探测精度和动态要求,文中设计一种基于确定性延迟的宽带接收机。硬件系统由基于GPS授时的确定性相位关系的时钟系统和宽带高速采集系统组成,实现300 MHz~18 GHz频段宽带信号的中频数字化接收和处理。同时,给出FPGA软件处理流程,采用信道化技术和数字视频检测技术实现对射频脉冲信号的截获和通道时间的测量。样机测试结果表明,接收机的最大瞬时带宽为200 MHz,瞬时动态超过66 dBc,综合动态大于78 dBc,延时随机误差小于100 ps,可满足多站时差定位接收系统的应用需求。

动态任务驱动的多雷达协同探测资源优化管控方法

针对目标多元、动态变化的博弈对抗场景下,多雷达协同探测资源与目标/环境动态最优匹配的问题,提出了一种基于任务驱动的多雷达协同探测资源动态优化管控方法。首先,分析多雷达协同探测系统资源配置,建立细粒度的探测资源模型;然后,根据实时感知的战场态势和不同类型探测任务,建立以满足任务性能需求为目标的多粒度系统资源参数动态联合优化的数学模型,采用智能优化算法进行快速求解,动态生成资源优化管控方案。最后,通过仿真试验对文中提出方法的有效性进行验证,结果表明,在相同的资源约束下,动态任务驱动的多雷达协同探测资源优化管控方法可以提升多雷达协同探测的效能。

一种基于BGA技术的X波段射频接口设计

文中设计了一种高隔离度、低插损的小型化射频接口技术。该射频接口工作于X波段,采用球栅阵列(BGA)技术代替传统的电连接器作为射频模块的对外接口,通过电路基板内部的传输路径及垂直过渡将射频模块内部的信号传输至接口。对该接口技术的可行性进行了分析,通过仿真计算确定了接口电路的关键参数,并设计了测试夹具,对该接口技术的射频性能进行了测试。测试结果表明,在8 GHz~12 GHz的频率范围内,该射频接口技术的驻波小于1.2,插入损耗小于0.1 dB,端口间的隔离度小于-80 dB。根据此结构设计了一款X波段TR组件并加工试验件进行测试,测试结果满足设计要求。