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随着超宽带技术显示出来的无可比拟的优越性,超宽带雷达越来越受到关注,如何将超宽带技术应用到雷达系统中已经成为当今雷达领域的一大课题。本文以步进频率雷达理论为基础,结合传统的脉冲压缩技术,对超带宽的调频步进雷达波形展开研究。
对信号产生技术的研究和应用是各种成像和目标特征提取算法实现的先决条件,而涉及如何产生步进频率信号的相关文章较少,因此本文在对信号理论研究的基础上,重点讨论调频步进雷达的性能、信号的产生技术、电路的设计方案。传统的波形产生技术——模拟技术因其一些固有的缺陷,如对环境温度敏感、信号波形单一、信号产生的重复性差、线性度及信号间的相干性不理想等等,制约了雷达整机性能的提高。随着现代数字技术和集成电路技术的发展,数字合成的方式获得信号波形已成为现代雷达普遍采用的方法。相比之下,数字系统对环境因素不敏感,生成的波形具有严格的重复性和相干性。但受数字器件速度的限制,产生绝对带宽很大的信号目前还有一定的困难。
首先,本文阐述了超宽带雷达信号的基本理论,从时、频域两方面分析比较线性调频、步进频率以及调频步进等三种波形信号的特性及处理过程。从分辨率、模糊函数、对硬件的要求、传输速率等多角度对三种波形信号进行比较。
其次,对调频步进雷达的性能进行了深入的研究。在超宽带一维成像理论的基础上,建立了波形参数、相位噪声以及雷达性能三者之间的关系,深入的阐述了相位噪声对雷达性能的影响。对调频步进波形设计方法进行了归纳总结,并设计一个调频步进波。
第三,本文着重讨论了超宽带调频步进雷达波形的实现技术。根据波形的特点,本文提出了利用线性调频波的实现技术和变频技术来实现调频步进雷达波形,即先采用数字产生技术实现线性调频波,再利用变频本振将线性调频脉冲调制到不同的载频上形成脉内调频,脉间步进的波形。
最后,经过电路设计、制板及软件调试实现了中频为60MHz,带宽为30MHz的LFM子脉冲信号。