雷达通信一体化波形研究

发布时间：2017-12-11 16:06

  本文关键词：雷达通信一体化波形研究

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【摘要】：诞生于第二次世界大战的预警机在现代国防中起着越来越重要的作用,而且随着现代战争的发展向着系统之间对抗的转变,预警机的作用会更加突出。但是为了实现不同任务功能,预警机装备了种类繁多的电子设备,由此导致了诸多问题:一是电磁环境的恶化;二是天线种类的增多,难于布局;三是众多设备能源的消耗导致预警机续航能力的变差。同时,由于预警机本身携带的通信电台发射功率有限,导致通信传输距离有限,传输速度慢,抗干扰能力差,无法满足要求大容量的数据传输系统的需要。针对预警机相控阵雷达高增益、低副瓣/旁瓣的特点,在相控阵雷达波形中融入通信功能,无疑是解决上述问题的一个好的途径。而且随着数字电路技术的迅速发展,雷达系统的数字化水平越来越高。特别是固态有源模块、高速多位A/D转换器、直接数字合成器(DDS)技术的发展以及高速数字信号处理器的普遍使用,为雷达与通信的一体化波形设计提供了良好的基础。基于以上,本文开展了雷达通信一体化波形的相关研究工作。本文分析了一体化波形的三种复用方式,得到波分复用方式构成的一体化波形具有可操作性。从两个角度说明了将MSK和GMSK作为一体化波形的通信调制波形的原因:MSK和GMSK具有更快的衰落速度、更低的旁瓣和更好的误码率;MSK和GMSK与线性调频信号构成的一体化波形的频谱扩展更少。通过与MPSK和线性调频信号构成的波形的频谱对比,提出了构建一体化波形时应选择具有恒包络且具有连续相位的调制波形。分析了两种情况下的多普勒对一体化波形的影响:只考虑载频受多普勒的影响情况下的I通道和Q通道的相关性分析;考虑载频和调频率均受多普勒的影响情况下的I通道和Q通道的相关性分析。由于多普勒的存在会导致误码率的提高。针对此情况,本文提出了二重迭代线性预测方法,仿真结果证明了提出的方法的正确性。分析了一体化波形的能量泄露问题,详细推导了一体化波形LFM_MSK的时频结果,得到基于线性调频信号的MSK调制的一体化波形的时频图是沿着直线0f?f???t呈上下分布的形式。并根据时频结果提出了解决能量泄露和频谱扩展的方法,即可以令前??21 4???T个码元调制的数据均是+1,而最后的??21 4???T个码元调制的数据均是-1,并通过仿真分析进行了验证。分析了一体化波形的误码率,得到一体化波形的误码率在最优解调的情况下和能量不泄露的情况下与纯MSK信号的误码率相当。分析了一体化波形LFM_MSK的模糊函数,得到一体化波形相较于同参数下的线性调频信号,其多普勒容错性比较差。分析了一体化波形的多普勒切片,得到一体化波形的多普勒分辨率与线性调频信号的多普勒分辨率一样,只取决于雷达脉冲脉冲宽度,与调制的数据无关。详细推导了一体化波形在两种极限情况下的时延切片,得到了时延分辨率的一个取值范围,分析得到时延分辨率与一体化波形的带宽、雷达脉冲宽度和调制数据量都有关。针对时延旁瓣过高的问题,提出了基于加窗反卷积的时延旁瓣抑制方法,成功抑制了过高的时延旁瓣。分析了一体化波形在比特数据有误的情况下匹配滤波的情况,得到回波的参考函数应采用的数据应与发射信号所采用的数据完全一致。分析得到一体化波形的虚警概率相对于线性调频信号不发生变化,而检测概率会下降,这一检测概率下降的问题可以通过码元的设置得以解决。提出了基于正负线性调频率的一体化工作模式。在该工作模式下,雷达主站发射的信号采用线性调频率为正的一体化波形,而通信从站采用线性调频率为负的一体化波形,由于正负线性调频率的一体化波形具有准正交性,故二者干扰性非常小。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51

【参考文献】

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本文编号：1279062