MIMO雷達(dá)正交波形設(shè)計(jì)及信號處理研究.pdf

1、傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)通常存在許多不足之處，如在探測弱目標(biāo)時容易被敵方截獲，強(qiáng)雜波背景下對動態(tài)范圍的要求過大，動目標(biāo)顯示(MTI)和動目標(biāo)檢測(MTD)要求系統(tǒng)有很高的頻率穩(wěn)定度、相位噪聲和系統(tǒng)雜散等。應(yīng)用數(shù)字波束形成(DBF)技術(shù)能解其中部分問題。應(yīng)用DBF后，模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)在陣列的每個陣元中完成，因此可以減小對A/D動態(tài)范圍的需求。DBF也有利于形成接收數(shù)字多波束，加快搜索速率，但其體制決定了無法形成真正的同時發(fā)射數(shù)字多波束，因?yàn)镈BF

2、系統(tǒng)仍然像模擬波束形成(ABF)系統(tǒng)一樣，在一個時刻只能照射一個窄的區(qū)域，在給定時刻也只執(zhí)行單一的功能(搜索或跟蹤)。 將多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)能很好地解決上述問題。在發(fā)射端，MIMO雷達(dá)的陣元(或子陣)全向發(fā)射相互正交的波形，回波信號為所有信號的延遲和；在接收端，用匹配濾波器組來分離回波信號中的各發(fā)射分量，然后通過DBF技術(shù)來形成接收波束和等效發(fā)射波束。MIMO雷達(dá)體制帶來了一些性能的改善，如可提高雷達(dá)抗截

3、獲性能，提高雜波背景中探測低速目標(biāo)的能力，改善強(qiáng)雜波背景中檢測弱目標(biāo)的能力等。 由于MIMO雷達(dá)發(fā)射相互正交的波形，因此正交波形設(shè)計(jì)是MIMO雷達(dá)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題。本文主要對MIMO雷達(dá)信號處理及正交波形設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，主要研究內(nèi)容如下： 1．研究和分析了MIMO雷達(dá)基本原理及特點(diǎn)，在對MIMO雷達(dá)原理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，對MIMO雷達(dá)相對于傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)的一些優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析。 2．對MIMO雷達(dá)信號處理進(jìn)行了系統(tǒng)研究

4、。首先建立了MIMO雷達(dá)信號模型，然后研究了多信號匹配濾波的實(shí)現(xiàn)及后續(xù)數(shù)字多波束形成技術(shù)。并且全面分析了匹配濾波及多波束形成的不同實(shí)現(xiàn)順序?qū)τ?jì)算復(fù)雜度的影響，然后提出了改進(jìn)的實(shí)現(xiàn)方法。 3．研究了正交線性調(diào)頻(LFM)信號的產(chǎn)生方法及性能。對正交LFM信號的模糊函數(shù)及互模糊函數(shù)進(jìn)行了研究；分析了其互相關(guān)峰出現(xiàn)的位置及大小，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和參數(shù)關(guān)系；對LFM的MIMO雷達(dá)信號處理及寬帶分辨性能進(jìn)行了研究；最后對設(shè)計(jì)的信號進(jìn)行

5、了MIMO雷達(dá)系統(tǒng)仿真。 4．研究了正交多相編碼信號的設(shè)計(jì)方法。提出了正交多相編碼信號的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及優(yōu)化方法，將遺傳算法(GA)應(yīng)用于正交多相編碼波形的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并提出了基于模糊函數(shù)的改進(jìn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；對設(shè)計(jì)的多相碼的性能及模糊函數(shù)進(jìn)行了分析研究，并將設(shè)計(jì)的多相碼應(yīng)用于MIMO雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。 5．對正交離散頻率編碼波形(DFCW)的設(shè)計(jì)和性能進(jìn)行了研究。在對DFCW的模糊函數(shù)及互模糊函數(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，對DFCW的相關(guān)屬性及