Design and Simulation of Sub-Nanosecond Pulse Generator for Ultra-Wideband Communication

A new sub-nanosecond pulse generator scheme is proposed in the opinion of frequency field in this paper. The filtering techniques used in the UWB (ultra-wideband) generator make the circuit simple and suitable for integration. The theoretical analysis and simulation results show that monocycle form generated in the scheme have a good balance between positive and negative shape and small traipse by circuit parameter control and has improved the quality of UWB pulse form.

The Influence of Electrode Surface Mercury Film Deformation on the Breakdown Voltage of a Sub-Nanosecond Pulse Discharge Tube

A sub-nanosecond pulse discharge tube is a gas discharge tube which can generate a rapid high-voltage pulse of kilo-volts in amplitude and sub-nanoseconds in width. In this paper, the sub-nanosecond pulse discharge tube and its working principles are described. Because of the phenomenon that the deformation process of the mercury film on the electrode surface lags behind the charging process, the mercury film deformation process affects the dynamic breakdown voltage of the tube directly. The deformation of the mercury film is observed microscopically, and the dynamic breakdown voltage of the tube is messured using an oscillograph. The results show that all the parameters in the charging process, such as charging resistance, charging capacitance and DC power supply, affect the dynamic breakdown voltage of the tube. Based on these studies, the output pulse amplitude can be controlled continuously and individually by adjusting the power supply voltage. When the DC power supply is adjusted from 7 kV to 10 kV, the dynamic breakdown voltage ranges from 6.5 kV to 10 kV. According to our research, a kind of sub-nanosecond pulse generator is made, with a pulse width ranging from 0.5 ns to 2.5 ns, a rise time from 0.32 ns to 0.58 ns, and a pulse amplitude that is adjustable from 1.5 kV to 5 kV.

Optimized analysis of sharpening characteristics of a compact RF pulse source based on a gyro-magnetic nonlinear transmission line for ultrawideband electromagnetic pulse application

We constructed a compact high-power RF pulse generator based on a gyro-magnetic nonlinear transmission line(GNLTL) to produce a high-voltage pulse with a sub-nanosecond rise time and a relatively high repetition rate, which shows great potential for application in the high-power ultrawideband electromagnetic effect, etc. The influence of incident pulse parameters(rise time and voltage amplitude) and line length on the sharpening characteristics of the GNLTL were investigated experimentally to optimize the rising rate of the modulated pulse front. Based on the GNLTL equivalent circuit model consisting of an LC ladder network, the rise time, the voltage conversion coefficient and the rising rate properties of a modulated pulse were also numerically analyzed in a wider range. The results show that a?>?90 k V RF pulse with a rise time of 350 ps and a repetition rate of 1 kHz in burst mode is produced by the GNLTL at an axial biasing magnetic field of 22 kA m^-1 and a line length of 30 cm under the condition of a 70 kV incident pulse. Applying a faster and higher incident pulse is conducive to improving the sharpening effect of the GNLTL. Furthermore, within a certain range, increasing the line length of the GNLTL not only reduces the rise time, but increases the voltage conversion coefficient and the rising rate of a modulated pulse. Furthermore, considering the energy loss of ferrite rings, there is an optimal line length to obtain the fastest rising rate of a modulated pulse front edge.

基于自适应滑动窗均值偏移算法的雷达信号分选

为了应对复杂体制雷达信号分选的要求,提升信号分选的速度和准确性,解决传统信号分选方法的弊端,本文将均值偏移聚类算法引入雷达信号分选,通过改进算法引入滑动窗的自适应更新摆脱了传统分选方法对预设参数的依赖。实验结果表明:自适应滑动窗均值偏移算法在分选准确性和速度上综合表现优于用于对比的传统分选方法,对不同密度的雷达数据集和在脉冲丢失的情况下都可实现较好的分选效果,对捷变频雷达的分选效果良好,并可推知对其他类似体制的雷达均有良好分选效果。本文研究成果可应用于大量数据的多体制雷达的分选优化。

一种脉组捷变频雷达目标检测方法

脉组捷变频雷达不同脉组之间信号不相关,且信噪比起伏严重,为目标检测带来很大难度。鉴于此,提出了一种脉组捷变频雷达目标检测方法,首先通过快起伏信号积累损失曲线来确定最优的捷变频脉组个数及各脉组内部的脉冲个数;其次根据不同脉组杂波谱宽的变化设计与之匹配的MTD滤波器,对各脉组进行脉冲压缩及MTD处理;最后通过将多普勒域和速度域之间的映射关系将捷变频各脉组相同速度通道的数据进行积累,完成后续目标检测。仿真实验表明,该方法在兼顾杂波抑制的同时还可以提高雷达的检测性能,具有一定的优越性。

非均匀间歇采样转发干扰对脉内捷变雷达影响分析

脉内频率捷变雷达通过自身“主动”抗干扰特性,利用传统间歇采样转发干扰的不连续性和周期性的特点,结合抗干扰算法,可以有效抑制间歇采样转发干扰。为提高干扰机对脉内频率捷变雷达的干扰效能,本文提出采用非均匀间歇采样转发干扰对脉内频率捷变雷达进行干扰,首先对截获到的脉内频率捷变雷达信号通过时频脊线提取与小波变换进行参数估计,获取子脉冲宽度,然后根据子脉冲宽度约束干扰参数,构造非均匀间歇采样转发干扰。理论分析和结果表明,通过非均匀间歇采样转发使得脉内频率捷变雷达在时频域等多域难以抑制干扰,极大地提升了干扰机的干扰能力。

High efficiency sub-nanosecond electro-optical Q-switched laser operating at kilohertz repetition frequency

Based on a theoretical model of Q-switched laser with the influences of the driving signal sent to the Pockels cell and the doping concentration of the gain medium taken into account,a method of achieving high energy sub-nanosecond Q-switched lasers is proposed and verified in experiment.When a Nd:YVO4 crystal with a doping concentration of 0.7 at.%is used as a gain medium and a driving signal with the optimal high-level voltage is applied to the Pockels cell,a stable single-transverse-mode electro-optical Q-switched laser with a pulse width of 0.77 ns and a pulse energy of 1.04 mJ operating at the pulse repetition frequency of 1 kHz is achieved.The precise tuning of the pulse width is also demonstrated.

雷达波形通用调制引擎设计

针对软件化雷达复杂调制波形高效灵活产生的问题,以相干处理间隔为更新周期将复杂调制脉冲串抽象描述为波形矩阵,提出一种调选分离的雷达波形产生方式,降低了上位机的计算量以及到硬件的传输延迟。在此基础上,设计了一种基于现场可编程门阵列(field programmble gate array, FPGA)的雷达波形通用调制引擎,可实现波形产生与波形样式解耦、波形优化/选用与波形产生解耦。基于商用现货(commercial off-the-shelf, COTS)的系统测试表明,通用调制引擎可灵活支持脉内任意调制、脉间波形捷变以及初相、频偏、幅度、重复间隔等脉间参数调制,为软件化雷达波形产生与灵活运用提供设计参考。

联合波形选择和PRI捷变探通一体化波形设计

针对应用相位调制于线性调频(LFM)的探通一体化波形设计方法中自相关旁瓣水平高且误符号率较高的问题,文中提出了联合正交波形选择和脉冲重复间隔(PRI)捷变的双重索引调制方法。首先,通过对LFM波形附加扰动相位实现有良好自相关和互相关性能的正交波形集。其次,详细给出了通信信息的调制和解调方法。最后,结果表明设计的一体化波形不仅能满足雷达探测性能而且具有良好的自相关特性,此外在低信噪比条件下误符号率低。

载频-重频联合捷变雷达目标参数估计方法

针对载频重频联合捷变体制雷达目标参数估计问题,提出了一种新的基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法的载频重频联合捷变雷达目标参数估计方法。通过信号模型的空时等效,将时域信号的处理等效成空域阵列信号的处理,并将超分辨阵列信号处理方法应用到目标的参数估计中,从而把目标距离和速度的估计等效成阵列中二维参数的估计,解决了由于载频重频联合捷变所带来的目标参数估计难题。仿真实验表明,所提方法能有效实现对目标距离和速度的超分辨估计。

一种极化和频率捷变主动雷达信号处理技术

为提高现代制导雷达的电子战性能,该文提出了一种频率和极化捷变的雷达系统,探讨了相应的信号处理技术。阐述了极化捷变单脉冲雷达系统的原理和结构,介绍了2种极化和频率捷变雷达发射信号波形,根据雷达目标的极化散射理论,建立了相应的全极化回波信号模型。在回波信号处理过程中,对回波信号进行正交解调和采样,经过目标和干扰信号的极化参数估值、极化匹配计算,实现了对目标的有效检测,最后利用可靠的目标信号数据进行单脉冲测角和跟踪。该文还探讨了极化捷变体制和频率捷变体制之间的兼容性问题。理论分析和仿真实验表明,当目标和干扰在极化域可分辨时,极化捷变技术可提高传统频率捷变雷达的抗干扰能力。

一种改进的脉间频率捷变与MTD兼容算法

研究雷达性能问题,脉间频率捷变与MTD兼容的工作方式是雷达抗干扰和抑制杂波重要手段,能够同时有效的抑制有源干扰和固定杂波,提高雷达的电子对抗能力。由于脉间频率捷变使扫描间起伏目标变成了脉间起伏目标,不同频率脉冲回波得到的信噪比起伏较大,造成目标检测的困难。因此,提出一种改进算法,在抽取同频回波进行MTD的基础上,对不同频率回波进行非相参积累。非相参积累对信号具有平滑作用,仿真结果表明,新算法能够有效的改善信噪比起伏,提高目标的识别能力。

基于压缩感知的脉间捷变频SAR成像研究

捷变频技术应用到合成孔径雷达系统中会存在多普勒调频率捷变、方位向无法压缩等问题.在分析捷变频SAR回波相位特性的基础上,本文研究了传统的相关法在方位压缩中的应用;针对相关法效率低、旁瓣高等固有缺陷,考虑到回波信号的稀疏性,提出了基于压缩感知的方位压缩算法,并形成了一种距离压缩采用匹配滤波、方位压缩采用压缩感知的捷变频SAR二维成像方案.仿真实验表明,该方案能克服多普勒调频率捷变等问题,实现捷变频SAR二维成像,并具有低旁瓣、高分辨等优点.

准连续波雷达的抗距离遮挡波形优化

针对准连续波雷达中的距离遮挡问题,研究了非脉间和脉间码型捷变的波形优化方法。在定义距离遮挡率函数的基础上,给出了非脉间码型捷变的多相码整体优化惩罚函数和基于模拟退火搜索的非脉间码型捷变的多相码整体优化方法;考虑到目标运动带来距离门跨越的问题,给出了脉间码型捷变的距离门匹配多相码优化准则和优化方法。仿真结果表明了该波形优化设计方法的有效性。

一种随机脉位信号的MTI处理方法研究

针对雷达随机脉位信号 ,提出一种改进的 MTI处理技术。文中对改进的 MTI处理技术作了详细的理论分析并进行了仿真。从仿真结果图可看出 ,用本文方法可明显地发现目标。

捷变频PD雷达导引头目标及干扰回波模拟器设计

捷变频雷达导引头目标与干扰回波信号的研究目的是为了满足捷变频雷达导引头在研制开发中各项软硬件功能调试的需求,研制一部通用型的捷变频雷达导引头目标与干扰回波模拟系统;表征机动目标运动模型的主要参数,提出了目标及干扰回波模型的建立方法,并对回波模拟进行分析,采用DRFM和DDS设计出具有实时模拟能力的中频回波信号源,在此基础上对捷变频雷达导引头目标与干扰回波模拟器进行了设计;试验证明,该模拟器达到了设计要求,有较强的工程应用价值。

一种基于配对定位的脉冲分选新技术

如何实现复杂多参数捷变雷达信号的脉冲分选,一直是雷达对抗领域的一个十分重要的研究课题。提出了一种基于脉冲配对定位的新方法,解决了多参数捷变雷达的脉冲分选问题,详细分析了基于配对定位的脉冲分选的实现过程,并通过仿真试验进行了验证,试验证明基于配对定位的分选方法可以提高脉冲分选的性能,同时可以解决多参数捷变雷达的脉冲分选问题。

基于实际采集海杂波数据的雷达恒虚警检测方法分析

针对海杂波环境,基于实测数据,研究了脉间频率捷变对相关性的影响。分析了4种不同的海杂波环境下各种恒虚警检测方法的性能。对高低海情下相参积累的恒虚警算法作了分析并与非相参积累进行比较。对海面目标检测的信号处理算法选择给出建议。

脉间随机捷变频状态下运动目标回波特征分析

频率捷变、尤其是脉间随机捷变频是雷达重要的反电子对抗手段。但是当雷达工作于脉间随机捷变频状态时,一般只能进行非相参信号处理,这样大大降低了雷达的探测性能,尤其是对动目标的处理性能。研究雷达在捷变频状态时的相参处理方式具有重要的军事应用价值。以全相参、频率捷变、数字化信号处理等雷达体制为背景,构建并分析了雷达处于捷变频状态时运动目标数字视频回波信号的特征模型,可以为进一步研究、设计雷达捷变频相参处理方式提供理论依据。

捷变频雷达信号处理仿真

随着电子对抗的日益加剧,传统体制雷达受到越来越大的限制,而捷变频雷达由于信号载频不断变化,具有诸多优点,因此得到日益广泛的应用。首先分析了捷变频雷达信号的时域、频域特性,然后详细讨论了捷变频雷达信号的处理方法中各主要模块的原理及功能,最后用仿真验证了捷变频雷达信号的时频域图以及信号处理各节点的波形,验证了各模块的有效性。