高頻無源分布式雷達(dá)陣列信號(hào)處理技術(shù)研究.pdf

1、高頻無源分布式雷達(dá)采用天波反射/地波繞射的混合傳播模式，能夠探測(cè)視距以外的低空飛行目標(biāo)和海面艦船目標(biāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)的天波高頻雷達(dá)和地波高頻雷達(dá)，高頻無源雷達(dá)具有更大的靈活性，其可實(shí)現(xiàn)岸基接收與艦載接收；作為無源雷達(dá)，只“靜默”接收回波信號(hào)而不發(fā)射能量，具備抗輻射打擊能力，提高了雷達(dá)的生存能力。本文所研究的高頻無源雷達(dá)是一種新體制雷達(dá)，其照射源采用DRM數(shù)字廣播信號(hào)，利用天/地混合傳播模式，其回波信號(hào)中包含強(qiáng)直達(dá)波、多徑干擾、電離層擾動(dòng)等多

2、種干擾信號(hào)，因而在信號(hào)處理過程中會(huì)出現(xiàn)諸多難點(diǎn)。本文將對(duì)該體制下雷達(dá)信號(hào)照射源、系統(tǒng)探測(cè)模型、信號(hào)處理等部分進(jìn)行探索，為后續(xù)研究工作提供必要的基礎(chǔ)。
　　課題首先研究了該高頻無源雷達(dá)所采用的信號(hào)體制，完成了DRM數(shù)字廣播信號(hào)的仿真與波形特性分析。進(jìn)而研究了該信號(hào)的模糊函數(shù)以及幀結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)波形的影響，以判斷其是否具有作為雷達(dá)照射源的可行性。仿真結(jié)果表明，該體制雷達(dá)具有圖釘狀模糊函數(shù)，表明其具有良好的分辨性能。
　　討論了該體制

3、無源雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)傳輸模型，分別給出了參考信道、監(jiān)測(cè)信道的回波信號(hào)模型，推導(dǎo)了在天地混合傳輸模式下的雷達(dá)方程與目標(biāo)定位方程；同時(shí)，對(duì)回波信號(hào)中的直達(dá)波功率與海雜波信號(hào)頻率進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明，直達(dá)波相比目標(biāo)回波信號(hào)，其功率高出70 dB以上，這會(huì)對(duì)目標(biāo)檢測(cè)構(gòu)成影響；理想的海雜波頻譜是兩根對(duì)稱的譜線，該性質(zhì)在信號(hào)處理過程中可作為一種特性加以利用。
　　課題研究了切比雪夫準(zhǔn)則下的最佳陣列排布問題，推導(dǎo)了最佳陣列排布方程，得到了無方向

4、性等加權(quán)條件下的最佳陣列—指數(shù)間隔陣列，并分析了該陣列的近軸旁瓣電平、峰值旁瓣電平。由于該陣列旁瓣電平較高，本文討論了陣列波束優(yōu)化方案，仿真結(jié)果表明：利用改進(jìn)的窗函數(shù)加權(quán)后，所得陣列方向圖主波束展寬較嚴(yán)重，而最高旁瓣電平并沒有得到抑制，而利用凸優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行加權(quán)后，所得方向圖主波束并未明顯展寬，而最高旁瓣電平得到了較好的抑制，對(duì)于指數(shù)間隔陣列，其最高旁瓣電平降低了1.2 dB，對(duì)于對(duì)稱指數(shù)間隔，其最高旁瓣電平降低了1.6 dB。
　

5、　針對(duì)高頻無源分布式雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。由于無源雷達(dá)采用DRM數(shù)字廣播信號(hào)，其信號(hào)波形具有不確定性，需要利用參考信道信號(hào)與監(jiān)測(cè)信道進(jìn)行相干處理來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)，這就要求對(duì)參考通道信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，以便得到純凈的信號(hào)。在監(jiān)測(cè)信道回波信號(hào)中，由于強(qiáng)直達(dá)波、電離層干擾以及多徑干擾的存在會(huì)對(duì)目標(biāo)檢測(cè)形成干擾，強(qiáng)直達(dá)波會(huì)淹沒目標(biāo)信號(hào)，而電離層引入的調(diào)制信息會(huì)引起海雜波的展寬，同樣會(huì)隱藏海雜波附近的目標(biāo)。本文研究了兩種自適應(yīng)波束形成算法進(jìn)行直

6、達(dá)波、多徑干擾的抑制，利用相位梯度算法進(jìn)行電離層相位擾動(dòng)補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明：MVDR算法與正交投影算法均可以很好的抑制直達(dá)波及多徑擾動(dòng)，所得結(jié)果目標(biāo)檢測(cè)背景并無明顯差距，但是相對(duì)于MVDR算法，正交投影算法無需對(duì)期望信號(hào)導(dǎo)向矢量進(jìn)行估計(jì)，這就避免了由于期望信號(hào)導(dǎo)向矢量估計(jì)不準(zhǔn)而引起的誤差。通過對(duì)電離層相位擾動(dòng)的分析，可以知道線性相位擾動(dòng)可以引起頻譜平移而不會(huì)造成展寬，而非線性相位污染會(huì)導(dǎo)致頻譜展寬。利用相位梯度算法可以很好地估計(jì)小幅度慢