mimo体制雷达原理和关键技术研究

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1、MIMO体制雷达原理和关键技术研究　　摘要：在对MIMO雷达的基本原理进行概述的基础上，重点分析了MIMO雷达设计时所涉及的主要关键技术，对关键技术实现的途径及常用方法进行了讨论和分析，最后提出了还需进一步研究的方向和主要内容。关键词：MIMO雷达；波形设计；虚拟阵列；天线布阵中图分类号：TN951?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）23?0001?03PrincipleofMIMOsystemradarandanalysisofitskeytechnologyGAOJian?

2、ping（Unit92932ofPLA，Zhanjiang524016，China）Abstract：BasedonoverviewofthebasicprincipleofMIMOradar，themainkeytechnologiesinvolvedintheradardesignareanalyzed.Theapproachandcommonmethodstorealizethekeytechnologiesarediscussed.Atlast，thedirectionandmainconte

3、ntsinthefurtherresearcharegiveninthispaper.Keywords：MIMOradar；waveformdesign；dummyarray；antennaembattle90引言MIMO（多输入多输出）技术主要应用于通信系统。近年来，人们逐渐将该技术引入到雷达发展的研究当中。由于采用多个发射通道、多个接收通道，其目标探测能力、弱信号检测能力、速度分辨率方面都由于传统雷达。这使得它在目标的跟踪、参数估计、目标识别、成像等相关领域有非常好的发展前景。1基本原理MIMO雷

4、达与传统雷达设计的主要区别在于发射阵列和接收阵列不同。下面对其主要原理进行论述。发射阵列在方位或俯仰方向都有[M]个数字收发单元，在空间每个子阵都在控制下，使信号相互正交，无法相干叠加成高增益的窄波束，相反，却形成低增益的宽波束，这样波束主瓣增益减小[M]倍，目标处的功率为传统相控阵模式的[1M。]MIMO雷达发射阵列在空间生成模式如图1所示。同样，MIMO雷达接收时，也是宽波束接收，9[N]个接收子阵接收[M]个发射子阵发射的叠加正交信号。为使信号匹配，需在每个接收子阵后接[M]个匹配滤波器。因此，

5、[N]个接收阵列共有[N×M]个匹配滤波器，每个滤波器分别匹配于一个正交的发射波形，就可以恢复出由单个发射阵发射的信号，合成后在接收端形成等效发射波束，从而得到完整的回波信号。由于各发射和接收单元的数量、位置是已知的，在对匹配滤波器输出的信号进行移相相加，便可以在一个或多个方向上形成联合接收波束，用于后续目标检测和跟踪。MIMO雷达接收原理如图2所示。图1MIMO雷达发射阵列模式图2关键技术分析2.1发射信号设计和波形优化2.1.1发射信号设计对于正交的发射信号，主要有三种：正交频分复用线性调频信号、

6、正交多相编码信号、正交多频编码信号。（1）正交频分复用线性调频信号该信号突出特点是通过匹配滤波器可以起到脉冲压缩的作用，而且匹配滤波对回波信号的多普勒频率不敏感。每个子载波通过不同通道发射，每个信号占用不同的频带，通过接收系统信号处理，可以得到宽带效果，获得高分辨率，如式（1）所示：[si（t）=rect（t）expj2πfit+12μt2，i=1，2，，M]（1）式中：[rect（t）=1Te，][t≤Te2，][Te]为发射脉冲宽度；[fi=f0+cif]为第[i]个发射天线的发射载频，[f]为频

7、率间隔，且[Tef=1，][f0]为中心载频，[ci∈][0，±1，±2，，±M2]为发射信号频率编码；[μ]为线性跳频信号的调频斜率。9图2MIMO雷达接收阵列模式图（2）正交相位编码信号其特点是易于实现数字化处理，信号一般具有优良的自相关性能；与线性调频脉冲压缩信号相比，不存在距离?多普勒耦合问题；而且具有良好的抗干扰性能。[si（n）=ejφi（n），n=1，2，，N，i=1，2，，M]（2）式中：[φi（n）（0≤φi（n）≤2π）]为第[i]个信号的第[n]个子脉冲的加载相位常数。（3）正交

8、多频编码信号同正交多相编码信号相似，各脉冲串信号子脉冲载频规则地或随机地跳变，只要跳变量足够大，就可以使各子脉冲频谱互不重叠，从而使各发射信号自相关函数的旁瓣大大降低。[s（t）=n=1Nej2πfint，i=1，2，，M]（3）式中：[fin]表示第[i]个信号的第[n]个子脉冲的调制频率。调制序列[fi1，fi2，，fiN]是[0，Δf，2Δf，…，（N-1）Δf]的任意排列，且[Δf=1TP。]2.1.2发射波形设计优化9MIMO雷达之所以具有良好