多载频fmcw在mimo雷达中的应用研究

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1、多载频FMCW在MIMO雷达中的应用研究第期电子学报..年月正.多载频在雷达中的应用研究杨明磊,陈伯孝,张守宏,高昭昭西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安摘要:介绍多载频雷达的特点和工作原理,对多载频线性调频连续波信号及其回波进行了分析,并详细论述了雷达中静止目标和运动目标情况下多载频信号处理方法以及其中的一些关键问题,如通道分离滤波器的设计、距离分辨率分析、速度补偿精度分析、相参积累周期数的选取等.针对该体制雷达各发射天线间载频不同的特点,提出了采用相参合成的方法来精测目标距离,获得距离高分辨,具有运算速度快、受目

2、标运动影响小的优点;对运动目标情况下距离多普勒的耦合问题进行了详细分析,并提出了利用相参积累进行补偿的解决方案.关键词:多载频;雷达;综合脉冲与孔径雷达;距离高分辨中图分类号:.文献标识码:文章编号:??,,?,?,,’,,:.,..,Ⅱ,..唧?曲.:;;;曲?个天线接收并通过信号处理形成发射和接收双程方向引言图,可以同时对目标进行检测和跟踪.因此它不仅具有一雷达?是最近几年新提出的一个概念,它具般雷达的特点,还兼有综合脉冲孔径雷达的一有多个发射阵元和多个接收阵元,每个阵元发射不同的系列优点,在对抗目标“闪烁”、反隐身、抗干扰和抗

3、信号且发射信号间正交.文献研究的米波稀布阵综反辐射导弹方面都具有独特的优势.文献,已经对合脉冲孔径雷达采用均匀分布在两个圆周上的微波段的这种雷达进行了一些简单介绍,并对其阵列形个天线发射和个天线接收,发射信号采用不同载式及方向图综合进行了研究.而本文主要研究多载频频、彼此相互正交的信号,是一种典型的单基地多载频在该雷达中的应用,主要包括信号波形的设计分雷达.文献,研究的岸舰双/多基地地波超视析、信号处理方法、利用频率分集来实现距离高分辨以距雷达利用在海岸上的发射站发射信号,也采用综合脉及距离速度耦合问题的处理等.冲孔径技术,其发射站

4、采用多个天线同时辐射不同载频多载频信号分析信号,信号形式为调频中断连续波.而这里所多载频雷达可采用单频信号、调频中断连提出的多载频雷达是从以上两种雷达发展而来续波、线性调频信号或者编码信号等.的,它利用多个阵元发射不同载频的正交信号,利用多收稿期:?;修回日期:基金项目:国家预研项目.】】。;年教育部新世纪优秀人才支持计划项目№.电子学报年由于信号可用很高的脉压比解决距离分辨率和作用距离之间的矛盾,而且连续波可以减小雷达的发射功率,故在收发分置的雷达中该文假设为单基地情况可采用这种“波形,设其周期为,调频带宽为日假设系统有个发射天线

5、,天线问的频率间隔为△厂,则发射信号的时频关系如图所通道分离滤波器示,总带宽为一图信号频谱变化圈△,’这样第.】个天情况下,》△靠△,各阵元接收信号包络近似相线的发射信号可写成等..,≤≤先对各个接收阵元数字采样后的信号作常规的接其中为第个发射阵元的载频,,为中收,权值一.△,则接心载频,为第个阵元的发射信号频率编码∈,收合成的信号可近似表示为±,?,±/,为调频斜率.则任意两发射阵元,.△所辐射的信号到达空间任一点的互相关积分为一一一△以.??其中,一△.?.?然后对合成信号进行解调频处理,即与一个发射基准信号.复混频,可得一Ⅱ?

6、。.?基带信号为【肘/【立其中,:?.一口∑△一,?△一.一一△..:由于一≤?《,故接着再对信号进行通道分离,即分别与各发射阵元一,而一为整数,则只要满足为的频差项一混频并低通滤波,可分整数,式近似为零,则各阵元发射信号彼此都是正交离出各路发射信号的,在空间叠加后不形成方向图,即辐射能量在所有方一一.,△.,向上均匀分布..~一静止目标回波及信号处理以上信号处理过程的频谱变化如图所示,可以看第个接收阵元接收到距离和为指目标与发射出,这种分离方法要求目标距离相对应的频率满足下式和接收站的距离和处静止目标的回波信号为,/否则通道问就会

7、产生混
:∑?:∑一.一叠,无法进行通道分离,由此可知对应的最大不:∑伽一.一模糊距离为△式中,。“为第个发射阵元一目标一第个接收.其中通道分离滤波阵元之间的延时,,一△一△,/;器的幅频特性曲线如图△、△分别为目标与第居个发射阵元相对于发射阵所示,其通带截止频率.由最大作用距离图通带分离滤波器幅频特性图中心和第个接收阵元相对于接收阵中心的延时差,与决定,需满足,尸≥一一/.如当:/,最大阵列形状有关.在阵列不是太大以及发射信号为窄带的第期杨明磊:多载频在雷达中的应用研究信号可表示为作用距离一尺,时,戤一/,则滤波器的通带截止频率.

8、可取为.而一,曲.,~一阻带截止频率.可取为/,为了保证分离后的信号中不包括其它路的信号,要求滤波器的过渡带要陡峭,取目标所在波位对上述信号补偿多余相位,即乘以一在/处的阻带衰减至少要低于一.个方向性函数,一.一然后再对
作距离压缩处