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1、第6期正交波形MIMO雷达信噪比分析·47·正交波形MIMO雷达信噪比分析*李军何子述叶胜辉(电子科技大学电子工程学院,成都610054)摘要:正交波形MIMO雷达各阵元发射相互正交的信号波形,采用低增益的宽波束照射探测空域。从信号模型和信号处理结构入手,分析讨论了MIMO雷达和传统相控阵雷达的信噪比问题,从理论上证明了MIMO雷达要维持与相控阵雷达相当的检测性能,需要采用更长的积累时间。文中还简要分析了不同正交信号形式下的信噪比差异。构建了MIMO雷达系统仿真平台,通过仿真实验测试了MIMO雷达在不同积累时间下的
2、信噪比,并与传统相控阵进行了比较,从而验证了理论分析的正确性。关键词:MIMO雷达；信噪比；脉冲积累；多相编码；线性调频中图分类号:TN95 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:510.70Analysisofsignal-noise-ratiooforthogonalwaveformMIMOradarLiJunHeZishuYeShenghui(SchoolofElectronicEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,
3、Chengdu610054,China)Abstract:EachofelementsinorthogonalMIMOradartransmitsorthogonalwaveform.Itadoptslow-gainandbroadbeamtocoverthesurveillancearea.Inthispaper,thesignalmodelandsignalprocessingstructureofMIMOradarareintroduced,andthenthesignal-noise-ratio(SNR)o
4、fMIMOradarandtraditionalphasedarrayradarareanalyzed.ItisprovedtheoreticallythatMIMOradarneedsmuchlongerintegrationtimethanphasedarrayradartoreachthecomparativedetectionperformance.TheSNRofdifferentorthogonalsignalformisbrieflydiscussedinthepaper.AMIMOradarsimu
5、lationsystemissetup,andthroughsimulationexperimentstheSNRsofMIMOradarindifferentintegrationtimearetestedandcomparedwiththatofphasedarray.Theresultsapprovedthecorrectnessoftheanalysis.Keywords:MIMOradar;SNR,pulseintegration;polyphasecode;LFM第6期正交波形MIMO雷达信噪比分析·4
6、7·1引言当前,MIMO雷达技术已成为雷达领域的一个研究热点[1-5]。正交波形MIMO雷达[1,5],不同于传统相控阵雷达发射高增益的窄波束以获得高的目标信号信噪比,而是发射相互正交的信号波形,采用低增益的宽波束照射探测空域。接收时,通过匹配滤波分离出各个发射分量,并采用DBF技术形成多个窄波束,以覆盖发射宽波束的照射范围。本文从雷达信号模型和信号处理结构入手,分析比较了MIMO雷达和传统相控阵雷达信噪比(SNR),从理论上证明了MIMO雷达要维持与相控阵雷达相当的检测性能,需要M倍于相控阵雷达的脉冲积累时间(M
7、为正交波形通道数),并讨论了不同正交信号形式间的信噪比差异。通过仿真实验平台,仿真验证了分析的正确性。2系统模型正交波形MIMO雷达基本原理如图1所示,发射时将雷达分成M个子阵(或阵元),每个子阵发射的波形s1(t),s2(t),,sM(t)相互正交。各子阵信号在空间不能同相位叠加合成高增益的窄波束,第6期正交波形MIMO雷达信噪比分析·47·而是形成低增益的宽波束。在接收时,通过匹配滤波器分离出各个发射信号分量,再采用数字延时或DBF技术形成多个高增益的窄波束如图2所示,覆盖发射宽波束的空域范围[6]。图2中的D
8、BF处理实际上可以看成两部分波束形成的综合,一个是接收阵列对目标信号的接收波束形成,另一个是等效的M个发射子阵间的发射波束形成。接收波束形成与正交信号形式无关,可以在匹配滤波处理之前完成。图1正交波形MIMO雷达原理Fig.1PrincipleoforthogonalwaveformMIMOradar图2接收信号处理Fig.2Processingofrece
