寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、數(shù)字陣列雷達(dá)的出現(xiàn)標(biāo)志著相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，射頻模擬信號(hào)直接數(shù)字化，在提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)也對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理能力提出了更高的要求。多通道寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)的數(shù)據(jù)率高、運(yùn)算量大、算法設(shè)計(jì)也相對(duì)復(fù)雜。為此，本文主要研究了寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵問(wèn)題，包括射頻采樣技術(shù)的分析與設(shè)計(jì)，寬帶恒定束寬波束形成器的凸優(yōu)化設(shè)計(jì)及寬帶通道均衡技術(shù)分析，和寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)的通用信號(hào)處理平臺(tái)軟硬件設(shè)計(jì)。并采用MATLAB仿真及實(shí)測(cè)

2、數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性與有效性。
　　論文首先闡述了寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)的發(fā)展意義及背景。采用模塊化的設(shè)計(jì)思想將寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)劃分成若干獨(dú)立且完備的功能模塊，包括天線前端、數(shù)字陣列模塊、寬帶數(shù)字波束形成、常規(guī)信號(hào)檢測(cè)處理及終端顯示等，論述了寬帶數(shù)字陣列系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊的關(guān)鍵技術(shù)。從雷達(dá)威力、收發(fā)輻射方向圖以及模糊函數(shù)理論對(duì)寬帶數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)的參數(shù)選取及波形選擇進(jìn)行研究。
　　深入分析了P波段寬帶射頻采樣的軟

3、硬件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)說(shuō)明了模數(shù)轉(zhuǎn)換(Analog to Digital Converter, ADC)性能的理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)試方法。從采樣率、信噪比、有效轉(zhuǎn)換位及動(dòng)態(tài)范圍四方面分析了射頻采樣對(duì)ADC性能的要求。介紹了射頻采樣硬件設(shè)計(jì)，包括硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable GateArray, FPGA)芯片選型、高速ADC芯片選擇、及ADC前端設(shè)計(jì)?；贘ESD2048協(xié)議設(shè)計(jì)了射頻采樣的FPGA程序，解決

4、了多片ADC芯片之間的同步問(wèn)題?；谀臣几睦走_(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，給出了實(shí)測(cè)噪聲法及注入信號(hào)法下的信噪比分析。
　　針對(duì)寬帶數(shù)字波束形成存在的空間色散和時(shí)間色散問(wèn)題，提出基于凸優(yōu)化的恒定束寬波束形成器設(shè)計(jì)。與現(xiàn)有優(yōu)化方法不同的是，本文采用待優(yōu)化頻段內(nèi)的某一頻點(diǎn)作為參考頻點(diǎn)，引入調(diào)和因子，構(gòu)造了以全方位最小均方誤差和參考頻點(diǎn)上波束輻射方向圖的Minmax旁瓣電平準(zhǔn)則的凸組合為目標(biāo)函數(shù)的恒定束寬波束形成器最優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，并可通過(guò)線性約束，實(shí)現(xiàn)指

5、向不變、干擾置零及最大平坦波束形成器等設(shè)計(jì)。仿真分析驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的有效性。采用線性調(diào)頻信號(hào)分析了寬帶通道失配對(duì)信號(hào)脈壓的影響，并分析了頻域最小二乘算法的通道均衡性能。
　　最后，論文分析了通用信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)。針對(duì)現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和數(shù)字化的要求，提出對(duì)通用信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求。研究了目前主流的標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議，包括cPCI標(biāo)準(zhǔn)、VPX標(biāo)準(zhǔn)、PCIe、RapidIO、RocketIO GTX傳輸、光纖、及以太網(wǎng)等