基于TDM信号的反无人机MIMO雷达系统

发布时间：2020-12-22 10:08

　　随着无人机威胁的日益增大,对低成本三坐标雷达的需求也逐渐增长;鉴于多输入多输出(MIMO)技术已在通信领域得到了广泛应用,有效降低了硬件成本,可将MIMO技术引入三坐标雷达领域用于对无人机目标的探测;因此,介绍了一种基于时域复用(TDM)信号的MIMO雷达系统;时域复用方式通过对发射单元发射时间的控制实现信号优良正交性能,并有效降低了信号产生单元与发射信道的复杂度;基于TDM信号形式,进行了MIMO雷达天线设计,给出了时分信号正交解调与数字波束形成处理的流程;计算机仿真也验证了TDM信号条件下的MIMO雷达点目标成像与波束形成的能力。 

【文章来源】：计算机测量与控制. 2020年10期

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

基于时分正交的MIMO雷达系统框图

为了实现三坐标的搜索跟踪能力，雷达的天线系统采用两维MIMO设计。图2给出了一个两维MIMO天线的示意图。发射与接收采用不同的天线，发射天线的俯仰与方位向采用2×2共4个阵元，阵元间隔为2.5个波长，为稀疏阵列；接收天线的俯仰与方位向采用5×5共25个阵元，阵元间隔为0.5波长，为密集阵列。发射、接收的等效阵元为10×10共100个，等效阵面尺寸为5个波长，等效阵列为密集阵以避免产生天线方向图栅瓣[11]。天线的发射与接收阵元均产生宽波束，以实现对感兴趣的空域范围覆盖。根据天线阵元尺寸，可以计算得到3dB覆盖角度范围约为102°×102°（方位×俯仰）。上述角度范围超出了雷达通常的空域范围需求，因此通常可以适当的增大发射单元尺寸，以匹配覆盖空域需求，同时可以增大天线增益，降低功率需求。

波束形成的天线方向图验证仿真步骤包括：目标设置、波束形成方向设定、雷达信号处理、信号幅度统计。目标设置中在相同距离、不同的俯仰方位设置仿真目标；波束形成方向分别设定为天线法向、βe=15°与βa=20°方向两种情况；雷达信号处理步骤如单点目标处理；信号幅度统计通过统计不同仿真目标波束形成后的信号幅度，得到在不同俯仰与方位方向波束形成器对应的天线方向图。图4 Dechirp后信号实部与幅度谱

【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外无人机蜂群研究现状综述[J]. 焦士俊,王冰切,刘剑豪,刘锐,周栋栋.  航天电子对抗. 2019(01)
[2]硅基77GHz汽车雷达收发芯片研究综述[J]. 潘东方,陈隆章,孙利国.  微电子学. 2018(05)
[3]数字波束成形在车载毫米波雷达中的应用[J]. 姜海涛,白杰.  佳木斯大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]采用OFDM-LFM的MIMO雷达高速目标波形设计[J]. 李升远,张馨恬,唐世阳.  西安电子科技大学学报. 2018(03)
[5]MIMO雷达进展及其应用研究[J]. 强勇,张冠杰,李斌.  火控雷达技术. 2010(01)
[6]无人机相关技术与发展趋势[J]. 甄云卉,路平.  兵工自动化. 2009(01)

博士论文
[1]MIMO雷达信号处理技术及实现的研究[D]. 庞娜.北京理工大学 2015
[2]MIMO雷达的若干关键技术研究[D]. 朱艳萍.南京理工大学 2013
[3]MIMO雷达正交波形设计及信号处理研究[D]. 刘波.电子科技大学 2008



本文编号：2931580