新型寬帶數(shù)字接收機及脈沖壓縮雷達信號參數(shù)估計算法研究.pdf

1、脈沖壓縮雷達發(fā)射大時寬-帶寬積的雷達信號，在接收時采用脈沖壓縮技術，將長脈沖壓縮成窄脈沖，提高了雷達的距離分辨率的同時，降低了雷達信號的被截獲概率。脈沖壓縮雷達是一種低截獲概率雷達，對現(xiàn)代反輻射導彈(ARM)導引頭和其他被動偵察接收機提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的晶體視頻檢波接收機不再適應截獲脈沖壓縮雷達信號的要求，急需發(fā)展寬帶數(shù)字接收機。寬帶數(shù)字接收機直接將中頻信號或射頻信號數(shù)字化，保留了脈沖壓縮雷達信號的頻率、相位調制信息，便于進行信號檢測

2、、存儲、分析。
　　 對付脈沖壓縮雷達信號首先是檢測接收，然后是識別。在信號的載頻、帶寬均未知且時變的條件下，如何同時對不同體制的雷達信號進行“盲接收”，是寬帶數(shù)字接收機首先要解決的問題。數(shù)字信道化接收機可以處理同時到達信號，均勻信道化方法可以采用高效的實現(xiàn)結構，是一種較為成熟的寬帶數(shù)字接收機體制，但是由于信道劃分是嚴格均勻且固定的，不適應電子戰(zhàn)的環(huán)境，需要改進。
　　 完整接收到信號后，還需要提取脈沖壓縮雷達信號的調制

3、參數(shù)。相位編碼信號、線性調頻信號、非線性調頻信號是脈沖壓縮雷達信號普遍采用的信號類型，其中相位編碼信號又分為二相編碼信號和多相編碼信號，四相編碼信號是最常用的多相編碼信號。相位編碼信號的參數(shù)識別包括估計載頻、碼元速率、編碼規(guī)律等。線性調頻和非線性調頻信號可以建模為多項式相位信號，前者的是二階多項式相位信號，后者是高階多項式相位信號。通過相位建模方法，估計出調頻信號的相位多項式的系數(shù)就可以完成識別。
　　 本課題圍繞寬帶數(shù)字接收機

4、平臺截獲和識別脈沖壓縮雷達信號，對動態(tài)數(shù)字信道化方法、寬帶數(shù)字接收機的動態(tài)范圍、相位編碼雷達信號和調頻雷達信號的參數(shù)估計算法進行了深入細致的研究。
　　 在寬帶信道化接收技術方面，針對接收寬帶信號中存在多個非均勻分布且動態(tài)變化的信道的情況，分析了現(xiàn)有信道化接收機的缺陷，指出由于信道劃分是嚴格均勻且固定的，不適應電子戰(zhàn)的環(huán)境。提出了動態(tài)數(shù)字信道化方法，結合濾波器組理論和信號重構理論，推導出了兩種高效的實現(xiàn)結構，基于DFT濾波器組的

5、高效結構和基于短時快速傅立葉變換信號分析與綜合的高效結構。兩種結構可以對時變、非均勻信道進行劃分，具有并行，實時的特點，運算效率高，具有一定的自適應能力。兩種結構可以方便的映射到現(xiàn)有的FPGA器件上，文中給出了關鍵電路模塊的實現(xiàn)方法。
　　 在擴展寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍方面，采用中頻數(shù)字AGC技術。研究了微波前端熱噪聲、放大器鏈路噪聲因數(shù)及非線性特性、超高速ADC有限量化精度等因素對寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍的限制。在分析數(shù)字AGC

6、控制算法的基礎上，提出了兩種中頻數(shù)字AGC系統(tǒng)以擴展寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍。結合多速率數(shù)字信號處理技術，提出了高效希爾伯特變換結構提取信號的數(shù)字包絡，將超高速ADC數(shù)據(jù)流通過采樣率轉換技術進行降速，給出了適于在FPGA上實現(xiàn)的高效信號包絡提取電路。
　　 在相位編碼雷達信號的參數(shù)估計算法方面，綜合運用循環(huán)相關理論和連續(xù)小波變換方法，給出了一種較好的估計流程。根據(jù)PSK信號的循環(huán)平穩(wěn)特性，首先采用循環(huán)譜方法估計其載頻和碼元速率。由

7、于噪聲不具有循環(huán)平穩(wěn)特性，因而該方法具有良好的抗噪性能。利用載頻估計值將PSK信號搬移到基帶，分析了Haar小波變換提取基帶PSK信號相位跳變點的性能，指出當殘留載頻趨近于0時，小波模極大值總是出現(xiàn)在相位跳變點處，根據(jù)此特征可以有效的提取相位跳變點的定時信息。在此基礎上，分析了殘留載頻對算法性能的影響以及存在殘留載頻時，小波尺度的選取策略。在編碼序列識別方面，提出了基于定時信息的直接相位法。采用大數(shù)判決對相位函數(shù)進行校正，有效地消除噪聲

8、引入的跳周現(xiàn)象，提出采用長度大于1的編碼游程估計殘留載頻引入的累積相位，從而消除累積相位，大大降低了殘留載頻對算法的影響。
　　 在調頻雷達信號參數(shù)估計算法方面，運用了多項式相位建模法。研究了乘積型高階模糊度函數(shù)(PHAF)算法存在的漏檢問題和誤差傳遞效應。推導了PHAF算法漏檢問題產(chǎn)生的條件，在此基礎上提出了PAHAF算法。分析了誤差傳遞效應的實質，提出通過Chirp-Z變換的方法提高頻率分辨率，從而提高多項式相位信號的高階相