高频雷达任意调相信号波形设计

发布时间：2017-06-08 02:10

  本文关键词：高频雷达任意调相信号波形设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高频雷达在应用中面临严重的同频窄带干扰,非连续谱信号通过将发射能量分配到各个离散波段,满足系统带宽的同时能够提高回波信号的信号干扰噪声比(SINR)。而这些非连续谱信号中,经过对国内外文献的分析研究,任意相位调制信号具有无法代替的优势。因此,本文采用任意调相信号(arbitrary phase modulation signal),针对雷达信号应用中频谱离散性抬高回波信号距离旁瓣的问题,展开了分析与仿真研究。首先针对任意调相信号的性能展开分析,其距离旁瓣完全取决于相位组合序列,而其模糊性能提供了较好的分辨率。另外,针对频带分布对信号自相关性能的影响进行了研究,给出旁瓣预先估计的一些方法。之后针对任意调相信号功率谱性能与自相关性能的冲突耦合关系,通过推导建立一能够同时优化信号功率谱及信号自相关性能的联合目标函数,将雷达波形的优化设计问题转变成为一数值优化问题,并利用一种梯度方向的迭代算法进行了波形求解。仿真结果说明此方法能够根据实际情况调节权重来满足不同的需求。然而,由于通阻带的人为划分影响了信干噪比的进一步提高,并且性能指标的权重因子存在难以直观表述的问题,因此本文直接利用实际雷达环境的干扰信息重构信干噪比目标函数以期最大程度提高信干噪比,并引入Pareto优化对信号的性能进行直观表述。不失继承性的,归纳推导出一定干扰样式下信号最大信干噪比以及积分旁瓣水平的联合目标函数并进行求解。仿真示例通过前后对比分析,显示了信干噪比性能的提高;仿真展示了Pareto最优曲线,该曲线能够给出权重因子与具体性能指标的量化关系,实际应用中对波形参数的选取有指导意义。并且通过设计不同的干扰样式下的波形,说明此设计波形能够针对不同的干扰样式进行调整,具有自适应性与普适性,是对上一种波形设计方法的改进。最后该种信号形式应用于MIMO雷达,对多路发射波形优化设计,同样能够适用。通过对信号模型以及相关算法参数的改进,能够设计出基于MIMO的多路波形。仿真结果说明了该思路与方法的可行性。
【关键词】：任意调相信号 旁瓣抑制 波形设计 Pareto优化 MIMO雷达
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 研究历史与现状9-11
• 1.3 本文主要研究内容11-13
• 第2章 任意调相信号分析及旁瓣估计13-32
• 2.1 任意调相信号14-18
• 2.1.1 信号形式14
• 2.1.2 模糊性能分析14-18
• 2.2 统计意义的旁瓣性能估计18-24
• 2.2.1 问题描述18-20
• 2.2.2 仿真分析20-24
• 2.3 试验数据归纳的峰值旁瓣估计24-30
• 2.3.1 问题描述25-26
• 2.3.2 仿真分析26-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 功率谱约束下的任意调相信号设计32-47
• 3.1 问题描述32-34
• 3.2 目标函数建立34-36
• 3.2.1 功率谱（PSD）目标函数34-35
• 3.2.2 自相关（ACF）目标函数35-36
• 3.2.3 联合目标函数36
• 3.3 迭代算法36-40
• 3.3.1 算法描述36-38
• 3.3.2 算法实现38-40
• 3.4 仿真分析40-45
• 3.4.1 信号参数优化结果40-43
• 3.4.2 旁瓣性能估计的检验43-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 改进的任意调相信号波形设计47-56
• 4.1 信号目标函数改进47-50
• 4.1.1 信干噪比（SINR）目标函数47-49
• 4.1.2 Pareto优化49-50
• 4.1.3 改进的联合目标函数50
• 4.2 仿真分析50-54
• 4.2.1 信干噪比的改进50-52
• 4.2.2 Pareto曲线及应用52-54
• 4.3 本章小结54-56
• 第5章 MIMO中的任意调相信号设计56-61
• 5.1 数学模型建立56-57
• 5.2 迭代算法实现57
• 5.3 仿真分析57-59
• 5.4 本章小结59-61
• 结论61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果66-68
• 致谢68

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