冲激雷达关键技术研究

发布时间：2017-12-09 07:44

  本文关键词：冲激雷达关键技术研究

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【摘要】：设计并研制了一套冲激雷达原理样机系统;利用该样机系统,实验验证了冲激信号波束合成、波束扫描等原理性概念,并对样机系统目标探测性能指标进行了初步实验测试;同时,论文就阵列冲激雷达波束合成效率、波束扫描控制、数据处理方法等应用基础理论开展了相应研究。针对天线阵列辐射电磁波束的关键参数及其影响因素缺乏有效解析分析方法这一困难,作者依据冲激信号的传输特性,并同时考虑单元时域天线辐射特性,提出了综合反映单元天线时域方向图特性和冲激信号在空气中传输特性的“点源近似”解析模型。在此基础上,定量给出了阵列天线波束角宽度、场分量空间同步合成效率、扫描波束方位控制、目标时差定位与跟踪方法,以及冲激信号源触发时间抖动与幅度抖动对阵面波束关键参数的影响等系列冲激雷达关键参数的解析计算公式和数值计算方法;编制了基于“点源近似”模型的上述关键参数数值计算软件;所有解析计算结果与数值仿真和实验测试结果很好符合,表明“点源近似”模型可以作为时域系统设计的一套可参考方法,以便简洁、准确地分析时域天线阵列辐射电磁波束的关键参数及其影响因素。针对时域雷达或时域系统缺乏有效提取目标冲激信号的成熟方法这一数据处理难题,作者在分析大量实验测试数据基础上,提出了对测试数据采用时间校准、幅度归一、数据积累、数字滤波、时变放大等步骤的一套冲激回波信号数据处理方法,并编制了数据处理程序;利用该数据处理软件,成功获得了静态与动态目标较为清晰的成像图像,为时域雷达或系统数据处理方法的进一步研究,提供了一套可参考方法。为实现冲激雷达原理样机系统研制,作者首先按时域雷达理论对系统关键技术指标进行了分解;采用基于固态快速开关器件和Marx方法研制了冲激信号源;通过仿真计算,优化设计了槽天线;采用等效采样方案,设计并研制了接收机子系统。实验测试结果表明,阵面尺寸2?2 m2,3?3阵元数的原理样机系统阵面峰值辐射功率80 kW,探测距离2 km,距离分辨率0.3-0.5 m,角分辨率3?,重频5kHz,波束扫描范围?45?;原理样机系统各关键参数实验测试结果达到设计预期。针对阵列冲激雷达是否可以实现波束合成以及波束扫描等关键技术的质疑,作者利用原理样机系统,实验测试了3?3阵元辐射冲激信号在距离辐射阵面2 km范围内,不同目标点场分量的时间同步合成效率以及波束扫描时的波束指向偏差,实验测试结果表明,波束合成效率大于80%,波束扫描角误差小于3 mrad;实验测试结果与采用点源近似模型的解析分析结果符合,在缩比实验验证层面,初步验证了冲激雷达可以实现波束合成和波束扫描的原理性概念。为验证原理样机系统目标探测性能以及时与信号数据处理方法的有效性,实验测试了样机系统对静态和动态目标探测结果,按照作者提出的数据处理方法,得到了较清晰的成像结果,这为冲激雷达目标探测和数据处理的进一步研究提供了技术和数据参考。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN958

【参考文献】

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1 李杨;短距离超宽带冲激成像雷达系统研究[D];电子科技大学;2014年

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本文编号：1269608