基于波形测试的异质结双极型晶体管器件负载失配影响分析

大功率电磁脉冲冲击下,射频集成微系统内部容易产生负载失配问题,严重者可能导致系统失效甚至损毁。采用实时的波形测试方法,对射频器件的负载失配进而导致器件损毁的机理进行了分析。该方法以矢量网络分析仪作为主要测试仪器,结合回波信号注入和相位参考模块获得待测器件实时电压电流波形,进而分析其负载失配影响机制。采用有源负载牵引技术模拟大功率耦合电磁脉冲注入,进行了电压驻波比39∶1的失配测试,大幅提升了测试范围。创新性地采用了谐波信号源注入模拟杂散谐波电磁干扰,评估器件的谐波阻抗失配特性。通过实际异质结双极型晶体管(HBT)器件测试的结果表明,基波的失配会造成负载端电压过大,增加器件的易损性;基波和谐波频率的干扰分量组合使得输出电压瞬态峰值升高,造成器件的损毁。在进行电磁安全防护时,应同时考虑基波和谐波频率的防护。

基于多点频调制的反利用波形设计和优化处理

常规的雷达线性调频及编码波形易被无源非合作雷达利用,目前的雷达波形设计中均未考虑到波形被利用的问题。针对该问题,提出一种基于多点频调制的反利用波形。波形设计上,利用minimax方法设计出匹配滤波后具有多假目标的特殊频率编码波形,再对该波形进行多点频调制破坏匹配滤波的副瓣性能。在进行波形处理时,根据波形的先验知识,首先通过预先设计的陷波器进行去多点频调制,然后通过多约束条件下的凸优化方法进行失配滤波器设计,再采用设计的失配滤波器系数进行失配滤波,消除假目标的影响,降低副瓣水平,获得良好的探测指标。通过仿真分析了该波形在匹配滤波时副瓣水平高,存在多个假目标可混淆真目标的距离信息的特性,难以被无源非合作雷达利用,而优化处理可获得良好探测性能。

基于相位编码波形和非匹配滤波器设计的间歇采样转发干扰抑制方法

间歇采样转发干扰(ISRJ)利用信号欠采样原理和匹配滤波特点,在雷达信号距离维上产生多个数量可控的虚假目标点。根据ISRJ采样函数特点,本文提出一种针对ISRJ的相位编码波形和非匹配滤波器设计方法。在雷达发射信号前,根据干扰的脉冲宽度和重复频率参数,设计适用于抑制ISRJ的非匹配滤波的相位编码信号。在接收到带有干扰的回波后,根据ISRJ采样函数与发射前设计的编码信号,构建抑制ISRJ的非匹配滤波器,降低干扰能量。仿真结果表明,与传统未经处理的相位编码信号相比,所提方法优化设计的信号表现出更好的抗干扰能力。

抗速度欺骗干扰的雷达发射波形与接收滤波器联合设计方法

作为一种经典的有源干扰,速度欺骗干扰极易导致雷达在多普勒维上同时检测到单个或多个虚假目标,造成雷达虚警,给雷达探测带来了巨大挑战。为了抵抗速度欺骗干扰,结合脉内、脉间编码和接收滤波器设计等多个自由度,提出一种发射与接收多维联合设计的方法。首先,以非匹配滤波器峰值损失为惩罚项,并联合接收信号的多普勒谱上目标旁瓣能量与干扰能量构建优化目标函数,同时考虑发射波形峰均功率比约束。然后,基于坐标下降思想和优化最小化理论,提出一种块坐标下降的优化最小化方法求解该问题。最后,仿真实验表明相比传统脉间初相设计,在频谱阻带内,所提方法峰值旁瓣比提升约6 dB,抗速度欺骗干扰性能大幅提升。

一种基于完全互补码波形设计的抗间歇式采样转发干扰方法

间歇采样转发干扰(ISRJ)是一种先进的有源相干干扰技术,对雷达的探测性能有较大的影响,且现有抗ISRJ的方法需要求解复杂的波形优化问题以及需进行干扰识别和剔除。于是,在深入研究ISRJ的基础上,该文基于完全互补码提出一种抗ISRJ的方法。针对ISRJ时域采样不连续的特点,该文首先通过脉内频域正交的方法将完全互补码中的所有互补波形按照子脉冲掩护的方式编入单个脉冲雷达波形。然后,基于脉内分段脉冲压缩的处理方式,利用完全互补码波形的理想互相关和自相关特性,设计非匹配滤波器系数在抑制ISRJ的同时能得到较低的距离旁瓣。相比于现有抗ISRJ的方法,所提方法在线设计能力更强且无需进行干扰识别和剔除。仿真实验表明所设计波形能有效对抗多种样式的ISRJ且具有较高的多普勒容忍度。

一种相位编码信号及其失配滤波器设计方法

为了解决相位编码信号脉冲压缩后峰值旁瓣电平过高的问题,提出了一种新颖的相位编码信号——宽主瓣相位编码信号及其失配滤波器的设计方法。首先,在给定相位编码信号时宽并且保持信号带宽不变的条件下,通过增加相位编码信号的码元长度来增加优化自由度进而降低其峰值旁瓣电平;然后,给出了宽主瓣相位编码信号的设计准则,并使用基于L-BFGS算法的最小p范数优化算法进行求解;最后,基于该相位编码信号提出了以最小化峰值旁瓣电平和逼近期望的主瓣为准则的失配滤波器设计方法,并使用凸优化算法进行求解。仿真结果表明:在给定相位编码信号的时宽、保持信号距离分辨力不变的条件下,与传统相位编码信号相比,主瓣展宽的相位编码信号峰值旁瓣电平可以降低4.32dB;通过设计失配滤波器的方法,该相位编码信号脉冲压缩后的峰值旁瓣电平可以进一步降低5.94dB。

一种分布式MIMO雷达正交波形和失配滤波器组联合设计方法

针对分布式MIMO雷达正交相位编码信号和其失配滤波器组分开设计输出的距离旁瓣电平仍然过高的问题,该文提出一种正交相位编码信号和失配滤波器组联合设计方法。首先,以约束信噪比损失和最小化失配滤波组输出的距离旁瓣电平为目标,构建联合设计准则。然后,根据最小p范数算法的理论,给出一种基于L-BFGS算法的双最小p范数算法进行求解。仿真结果表明,与分开设计方法相比,该文方法输出的距离旁瓣电平可以进一步降低。

基于雷达发射波形和非匹配滤波联合设计的间歇采样转发干扰抑制方法

间歇采样转发干扰(ISRJ)是基于欠采样原理的新型雷达相干干扰技术,能够形成密集假目标干扰。该文针对抗间歇采样转发干扰问题,提出一种雷达发射波形和非匹配滤波联合设计的抗干扰方法。首先,以发射信号脉冲压缩积分旁瓣能量和干扰信号非匹配滤波输出积分能量为目标函数,综合考虑发射信号的幅度约束,建立了间歇采样转发干扰抑制的数学优化模型。然后,通过问题分解推导了雷达发射波形和非匹配滤波器的解析表达式,基于迭代算法设计了发射波形和非匹配滤波器。最后,通过仿真实验的方式验证了发射波形和非匹配滤波器的性能、抗间歇采样转发干扰性能以及所提方法的间歇采样转发干扰抑制能力。

雷达脉冲压缩低旁瓣发射波形和非匹配滤波联合设计方法

为有效抑制雷达波形的脉冲压缩旁瓣水平,提高雷达弱目标检测和成像性能,本文提出了雷达波形和滤波器联合设计抑制脉冲压缩旁瓣水平的方法,建立了雷达波形和滤波器联合设计数学模型,基于分块坐标下降方法分解了联合设计问题,提出了一种联合优化算法,将该方法扩展到了正交波形和滤波器组设计,并提出一种并行优化的联合设计方法 .仿真结果表明,本文方法比传统方法具有更快的运行速度.该方法可有效扩展至正交波形和滤波器组设计问题.

基于接收滤波器设计的MIMO-SAR波形耦合抑制

针对同频正交编码信号发射波形的多输入多输出合成孔径雷达(Multiple-input and Multiple-output Synthesis Aperture Radar,MIMO-SAR)因波形互耦产生的互相关噪声降低成像质量问题,提出了基于辅助变量设计接收滤波器的方法,通过失配处理压低距离副瓣电平,有效抑制波形间耦合带来的影响;并定义了副瓣电平抑制因子、综合积分旁瓣比改善因子等指标定量分析了算法性能.数值仿真实验表明:该方法能有效抑制正交波形间的互相关噪声,最大副瓣电平抑制在10dB左右,综合积分旁瓣比改善可达2.5dB.

一种相位编码信号和失配滤波器联合优化方法

针对相位编码信号和失配滤波器分开优化输出的距离旁瓣电平仍然过高的问题,提出了一种恒定主瓣宽度的相位编码信号和失配滤波器联合优化方法.首先,在给定发射信号持续时间和需要的距离分辨率的条件下,给出了恒定主瓣宽度的相位编码信号和失配滤波器联合优化准则;然后,基于罚函数法和p范数理论,将带约束并且非光滑的优化问题进行转化;最后,使用最小p范数算法进行求解.仿真实验表明,在给定发射信号持续时间和需要的距离分辨率的条件下,与分开优化方法相比,该联合优化方法输出的峰值旁瓣电平分别可以降低10.72dB和4.77dB.

基于二阶锥规划的跳频脉冲信号旁瓣抑制方法研究

针对准随机跳频脉冲信号旁瓣抑制问题,本文提出了一种基于二阶锥规划的最优旁瓣抑制滤波器设计方法.首先,在推导信噪比损失的基础上,根据实际应用特点给出最优失配处理准则,即信噪比损失给定上限条件下实现最大旁瓣最小.接着,将失配滤波器的设计问题转化为二阶锥规划的对偶问题.最后,通过原始-对偶内点算法实现二阶锥规划问题的求解,进而得到失配滤波器的系数,从而实现恒增益损失下的旁瓣抑制.

基于Walsh矩阵的慢时间随机相位编码波形设计

针对现有编码调制的典型多输入-多输出天波超视距雷达(MIMO-OTHR)波形实际上不严格正交,仅仅依靠降低波形间互相关性来提高波形准正交性能的情况,提出一种改进的基于Walsh矩阵的慢时间随机相位编码(Slow Time Random Phase-Coded,STRPC)波形,以提高编码波形的正交性能,进而提高雷达系统的目标检测能力;同时,为解决Walsh矩阵编码的STRPC波形自相关性能不够好的问题,采用MIMO-OTHR失配滤波方法,以一定的失配滤波损失,进一步改善脉压主副瓣比.理论分析与仿真结果验证了Walsh矩阵编码对改善STRPC波形正交性的有效性.

光孤子通信系统中非理想光源的影响

研究了非理想光源对孤子通信系统的影响 ,用变分方法分析初始波形失配的影响 ,用数值方法分析了频率啁啾的影响 ,并用逆散射微扰方法分析了光源噪声的影响。结果表明 ,初始波形的失配引起脉冲脉宽的周期性变化 ,初始频率啁啾的存在也会引起脉宽的涨落 ,而光源噪声则引起脉冲到达时间产生抖动。

超宽带微功率冲击雷达的抖动噪声定量分析

针对国内外其他学者对超宽带MIR接收机中的抖动噪声限于定性分析,提出了定量分析方法。基于抖动噪声的统计分布模型,推导出了在考虑波形失配的情况下的接收机效率统计分析模型,分析了其对相关接收机接收效率的影响,通过数学建模仿真分析,得到了波形失配下接收效率损失最小时的模板信号应为零阶高斯脉冲的结论,并得出了最佳的模板信号宽度。

雷达波形的水印技术

提出了一种抗有源欺骗干扰的新技术——雷达波形的水印技术。常规雷达波形易被干扰机截获并被分析出信号参数。若限定相位变化范围,按调整后的波形与原波形相关性最小的原则对原波形进行相位优化调整,在调整范围较小的情况下,干扰机一般并不能察觉出这种变化。雷达对相位调整后的波形用加权失配滤波器进行脉压,真正的目标没有损失,而对干扰机辐射的原波形却不能形成相关峰,这样,雷达就能自动地抑制欺骗式干扰形成的假目标。将这种具有防伪且保护雷达能正常检测目标功能的相位调整技术称为雷达波形的水印技术,所得的波形称为水印雷达波形。仿真结果证明了此方法的有效性。

基于Hausdorff距离的配电网单相接地故障选线方法

现有的暂态量选线法易受复杂故障条件影响。提出了一种以故障暂态零序电流差异程度为判据的选线方法,利用Hausdorff距离算法,对线路零序电流间的不匹配度进行求解。构造了不匹配度矩阵,进而得到线路的不匹配度和与不匹配度商,以表征线路零序电流间的差异程度。当不匹配度商低于阈值时,判定母线故障;反之,则判定不匹配度和的最大值对应的线路故障。仿真及实例验证结果表明,该方法能够准确地对母线故障与馈线故障进行区分,且不受复杂故障因素的影响。

LFM-频率编码复合低截获波形信号处理方法

LFM-频率编码复合低截获波形把LFM技术和FSK技术组合在一起,获得大的时带积,从而增强了雷达的低截获性能,但LFM-频率编码复合低截获波形的相关距离旁瓣较高,影响雷达检测性能。针对这一问题,该文对旁瓣抑制方法展开了算法研究和工程应用设计,通过离线设计旁瓣抑制滤波器,代替传统匹配滤波或相关处理,从旁瓣抑制滤波器库中选取相应的旁瓣抑制滤波器应用于回波信号采样数据,完成脉压的同时抑制距离旁瓣,实现较为简单,适合工程化应用。仿真结果表明了该设计的有效性,旁瓣性能得到改善。

带有不匹配干扰的永磁电机电磁波形优化控制分析

针对永磁电机抗干扰能力较差、波形输出转换控制能力较弱的问题,提出带有不匹配干扰的永磁电机电磁波形优化控制方法。根据永磁电机电磁波形采样节点分布聚类条件构建永磁电机电磁波的信号模型,采用匹配滤波检测器完成永磁电机电磁波形输出抗干扰抑制,提取永磁电机电磁波形信号的统计特征量,结合关联特征谱分析方法进行永磁电机电磁波信号的耦合处理,建立永磁电机电磁波信号的模糊特征匹配模型,对永磁电机电磁波形进行聚焦处理,根据特征聚集结果求得优化控制参量,完成永磁电机电磁波形的输出转换控制和匹配干扰抑制。仿真结果表明,采用该方法进行永磁电机电磁波形控制的抗干扰性较好、对电磁波形的输出转换控制能力较好,波形检测性能较强。

气象雷达超低副瓣失配滤波处理技术研究

在雷达信号处理中,通过匹配滤波进行脉冲压缩可以获得最大化的信噪比,有效地减小了雷达回波中噪声对信号的影响。然而,脉冲压缩的输出具有较高的距离旁瓣,在气象雷达探测中,由于空间分布的散射粒子之间反射强度相差较大,弱散射粒子的回波容易掩没在强散射粒子的旁瓣中,因此有超低旁瓣的需求。本文主要研究了能够降低旁瓣的非线性调频(NLFM)波形和最小积分旁瓣水平(ISL)失配滤波器,分析了多普勒频移对其性能的影响,并在最小ISL滤波器的基础上通过进一步对滤波器系数加权的方法,使得在回波具有多普勒频移的情况下也能达到超低旁瓣的性能。