MIMO雷达正交频分非线性调频波形设计

正交波形是多输入多输出雷达应用最广泛的波形,评价波形正交性好坏的重要指标是波形的自相关和互相关性能.针对正交频分线性调频信号的自相关存在主副比低且加窗抑制旁瓣会带来主瓣展宽和失配损失的问题,本文提出了正交频分非线性调频信号的模型和设计方法.仿真分析证明了该种波形比正交线性调频信号具有更好的相关性能.

MIMO天波雷达正交频分LFM信号

多输入多输出体制（MIMO）天波雷达是新体制天波雷达的一个重要发展方向，发射性能良好的正交波形集是MIMO体制应用于天波雷达的关键。正交频分LFM信号是一种良好的雷达波形。考虑将正交频分LFM信号应用于MIMO天波雷达中，通过对信号处理模型及其互模糊函数的分析，得出信号波形集参数要求，之后对信号宽带合成进行了理论推导，得出信号可在接收端通过匹配滤波合成宽带信号；最后，通过澳大利亚Jindalee天波超视距雷达频率管理系统提供的高频频谱数据，依据频段环境对信号进行了仿真实验。仿真结果表明，正交频分LFM信号在满足波形集参数要求的情况下，是一种良好的MIMO天波雷达波形；能够突破常规线性调频信号对连续带宽的要求，提高了对高频频谱环境的适应性；在接收端能够合成宽带信号，距离分辨率优于常规发射的线性调频信号。

MIMO天波超视距雷达正交信号设计研究

多输入多输出雷达(MIMO Radar)体制综合采用多通道、等效发射波束形成技术,为天波超视距雷达(OTHR)面临的杂波多普勒扩展提供了一条有效的解决途径。具有良好的自相关性能和低互相关电平的正交波形集是MIMO雷达体制应用的关键。从信号处理的角度出发,利用互模糊函数对正交频分线性调频信号(OFD-LFM)的互相关峰值幅度及位置进行了分析,给出了正交信号的设计规律,仿真实验验证了分析的正确性。

OFD-NLFM雷达信号的优化设计及射频隐身性能分析

具有高主副瓣比的雷达信号可以降低无源探测系统的截获概率,从而具有一定的射频隐身特性。利用窗函数反求法设计了非线性调频信号,并利用组合窗法优化非线性调频信号,分析信号的自相关主副瓣比和主瓣宽度。由于多输入多输出雷达具备较好的射频隐身能力,基于单一窗和组合窗设计了正交频分非线性调频信号,给出了不同类型、不同组合系数时信号的自相关主副瓣比、主瓣宽度及互相关峰值电平。研究表明,正交频分非线性调频信号具备较强的射频隐身能力,有较广泛的应用前景。

非均匀间隔OFD-LFM的MIMO雷达波形设计

正交频分线性调频(OFD-LFM)信号是多输入多输出(MIMO)雷达的一种常用发射波形,在分析其空时特性的基础上,针对空域合成信号自相关旁瓣存在的问题,该文提出一种非均匀间隔的OFD-LFM波形,并给出了相应的波形设计方法。该方法建立空时联合优化的模型,采用序列二次规划求解得到各信号的频率间隔和初相。所设计波形的发射方向图近似全向,空域合成信号具有良好的相关性能。

基于组合窗的OFDM-NLFM信号设计

高主副瓣比、窄主瓣宽度以及良好的正交特性是多输入多输出雷达波形设计的研究重点。利用组合窗法对非线性调频信号主副瓣比以及主瓣宽度进行了优化,分析了组合参数对信号的影响;在此基础上,提出了基于组合窗优化的正交频分非线性调频信号的设计方法,并对点目标正交频分回波信号进行了匹配滤波。仿真结果表明,优化后的雷达信号具有良好的正交性能。

自相关离散旁瓣抑制的MIMO雷达OFD-LFM波形设计

为了解决正交频分线性调频信号(OFD-LFM)空域合成信号的自相关函数存在较高离散旁瓣的问题,文中提出一种新的自相关离散旁瓣抑制的多输入多输出雷达OFD-LFM波形设计方法。首先,确定满足发射信号正交性的最小频率间隔,以该最小间隔对频率范围进行离散分割,构建出发射信号频率编码空间;然后,采用遗传算法和二次规划算法对发射信号频率编码和初相进行同步优化,最终获得使空域合成输出信号自相关旁瓣最小化的各通道信号频率和初相的取值。仿真验证了设计的波形具有较低的自相关旁瓣且满足全向发射的要求。

一种基于OFDM-LFM信号的PD雷达解模糊方法

为了解决线性调频脉冲多普勒雷达的距离模糊和速度模糊问题,采用了高脉冲重复频率的方式发射正交频分线性调频脉冲信号,并给出了一种用于解模糊的回波数据重排方案。这种重排方式可以解决最大无模糊距离和最大无模糊速度之间的矛盾,对重排后得到的数据矩阵进行脉冲压缩、动目标检测,最终得到的峰值可无模糊地体现目标的距离和速度。仿真结果证明了所提方法的有效性和可行性。

采用OFDM-LFM的MIMO雷达高速目标波形设计

单基地多输入多输出雷达由于其宽发射波束的特性而能有效解决目标高速运动跨越发射波束带来的能量损失问题;但是现有波形对速度容忍性较差,高速目标回波匹配滤波能量损失较大.因此,有必要研究适用于高速目标背景下的多输入多输出雷达波形.文中提出了一种基于正交频分复用线性调频信号的多输入多输出波形.该波形不同发射通道分时复用一组不同频段的线性调频信号,从而得到带宽相同的可分离多路多输入多输出雷达波形.仿真结果表明,文中设计的多输入多输出雷达波形能有效降低高速目标回波匹配滤波的能量损失,适用于高速目标背景.

基于相关干扰抑制的MIMO声呐波形设计

为了解决在多输入多输出声呐系统中,发射信号无法实现理想的正交问题,要求发射波形之间有尽可能低的互相关峰值电平和自相关旁瓣峰值电平。分析表明:传统的正交频分复用线性调频信号(OFDM-LFM)波形存在较高的ASPL。针对这个问题,采用信号分段设计的思想,提出2种新的波形结构设计方案,分别采用优化子脉冲调频带宽和调频时宽的设计方法,对每个发射阵元的LFM信号结构进行优化设计,在保证波形容易产生的基础上,增加发射信号自由度,仿真结果表明:与传统正交频分复用线性调频信号波形相比,2种方法所设计的波形具有更低的自相关旁瓣峰值电平和互相关峰值电平。

基于OFDM-LFM的弹载广域SAR成像距离模糊抑制

高弹道弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在对中大型舰船目标进行广域成像时,其高弹道高度和高机动速度特性使图像易产生多重距离模糊,图像质量严重恶化。针对这一问题,提出了一种基于正交频分复用线性调频(orthogonal frequency division multiplexing-linear frequency modulation,OFDM-LFM)信号的正交波形设计方案,该方案采用Bernulli映射的混沌调制序列,对OFDM-LFM信号基进行频率调制,降低了信号的互相关峰值电平和自相关峰值旁瓣电平,进一步提高了发射脉冲间的正交性,且该调制方式可产生多个相互正交的波形,以解决多重距离模糊问题。目标成像仿真结果证明,混沌序列调制的OFDM-LFM信号可有效抑制弹载广域SAR成像的距离模糊。

基于小孔径超视距目标探测的OFDM-LFM发射波形设计

针对传统天波超视距雷达接收阵列孔径大的问题,提出一种基于小孔径的超视距目标探测方法。分析了阵列孔径减小后信号接收与处理的性能损失,在此基础上采用正交频分复用线性调频信号,从发射信号设计方面提升系统性能。首先对信号进行建模,重点提出一种基于凸优化的脉压信号峰值旁瓣抑制算法,建立了优化模型并进行求解。仿真表明,采用正交频分复用线性调频信号可以提升距离分辨率,采用凸优化的算法后脉压峰值旁瓣为-26.28dB,旁瓣电平平均值小于-50dB,距离门内和距离门外噪声/干扰的抑制能力得到提升,改善了小孔径超视距目标探测的处理性能。

小孔径超视距目标探测中的OFD-NLFM发射波形设计

针对小孔径超视距目标探测时阵列孔径减小空域滤波性能下降的问题,提出了一种正交频分非线性调频(OFD-NLFM)的发射波形设计方法。首先以正切调频函数为频率函数对发射信号进行建模,详细说明了影响脉压性能的正切函数时间副瓣电平控制因子的选择方法,重点提出一种基于凸优化的脉压信号峰值旁瓣抑制算法,建立了脉压输出噪声功率最小的优化模型并进行求解。仿真表明,提出的正交频分非线性调频信号具有较好的正交性,采用凸优化加权算法后脉压主瓣宽度比传统线性调频信号降低约1/3,峰值旁瓣为-31.22 d B,旁瓣电平平均值小于-100 d B,具备更低的抗噪声和干扰性能,从波形设计和脉压处理角度改善了空域滤波性能的不足。