谐波雷达总体技术研究

论文摘要

和普通的基波雷达不同,谐波雷达接收信号的频率为其发射信号频率的二次或三次谐波。因此对于谐波雷达而言,具有谐波辐射特性的非线性目标是有效目标。金属结具有的谐波辐射主要为三次谐波,因此金属结也是有谐波雷达的有效目标。本文以探测金属结为背景,对三次谐波雷达展开研究工作。首先研究了谐波雷达的工作原理,非线性目标以金属结为例,研究了金属结的谐波辐射特性,建立了金属结的辐射模型,并在此基础上建立了谐波雷达方程,主要研究了谐波雷达截面积和作用距离。接着讨论了各种常用雷达体制针对谐波雷达的优缺点,研究了谐波雷达的体制、系统组成以及信号指标等,并讨论了谐波雷达系统设计的关键技术,主要包括提高系统发射机的抑制谐波能力和对典型目标的谐波测试。随后研究了谐波雷达的数字接收机以及信号处理部分的设计和实现,对数字接收机和信号处理部分的设计都分析了信号,进行了Matlab的仿真,验证了设计的正确性,并且都在OuartusⅡ平台上进行了谐波雷达的数字接收机以及信号处理部分的硬件实现,验证了设计的可行性。本文最后对信号处理算法在频谱校正、多周期和多目标处理上做了改进,并进行了Matlab仿真,可以成为今后研究的发展方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 谐波雷达的背景及应用范围
• 1.2 国内外谐波雷达研究情况
• 1.3 本文工作
• 2 谐波雷达的工作原理研究
• 2.1 非线性目标及其谐波再辐射
• 2.1.1 非线性目标的伏安特性
• 2.1.2 非线性目标的物理模型
• 2.2 非线性目标再辐射的数学表示
• 2.2.1 单频率入射
• 2.2.2 双频率入射
• 2.3 非线性目标再辐射谐波特性
• 2.3.1 单频率入射
• 2.3.2 双频率入射
• 2.3.3 非线性目标再辐射特性总结
• 2.4 谐波雷达方程
• 2.4.1 谐波雷达RCS的确定
• 2.4.2 谐波雷达的最大作用距离
• 2.5 本章小结
• 3 谐波雷达总体设计方案
• 3.1 谐波雷达体制探讨
• 3.1.1 常用雷达体制分析
• 3.1.2 谐波雷达体制要求
• 3.1.3 谐波雷达体制的选择
• 3.2 谐波雷达系统设计
• 3.2.1 谐波雷达系统结构
• 3.2.2 谐波雷达信号指标
• 3.3 谐波雷达系统设计关键技术
• 3.3.1 设计维持接收信号强度的谐波雷达
• 3.3.2 改进发射信号的调制形式
• 3.3.3 提高系统自身的谐波抑制能力
• 3.3.4 提高系统接收机的灵敏度
• 3.3.5 谐波雷达样机对典型目标测试
• 3.4 本章小结
• 4 谐波雷达数字化接收机设计
• 4.1 谐波雷达数字化接收机原理及结构
• 4.2 谐波雷达数字化接收机组成部分原理
• 4.2.1 A/D采样
• 4.2.2 正交本振信号
• 4.2.3 数字混频
• 4.2.4 数字低通滤波器设计
• 4.2.5 抽取
• 4.3 谐波雷达数字化接收机的实现
• 4.3.1 本振信号的产生
• 4.3.2 混频器的实现
• 4.3.3 数字滤波器的实现
• 4.3.4 抽取器的实现
• 4.4 本章小结
• 5 谐波雷达信号处理部分研究
• 5.1 LFMCW谐波雷达信号分析
• 5.2 谐波雷达信号处理过程
• 5.3 恒虚警率（CEAR）处理
• 5.3.1 恒虚警处理原理
• 5.3.2 噪声背景中的恒虚警处理
• 5.3.3 恒虚警处理方法
• 5.4 谐波雷达信号处理仿真
• 5.4.1 无噪声背景中的谐波雷达信号处理仿真
• 5.4.2 高斯噪声背景中的谐波雷达信号处理仿真
• 5.4.3 瑞利噪声背景中的谐波雷达信号处理仿真
• 5.5 谐波雷达信号处理算法的实现
• 5.5.1 FFT的实现
• 5.5.2 恒虚警处理的实现
• 5.6 本章小结
• 6 信号处理算法改进分析
• 6.1 FFT频谱校正方法
• 6.2 多周期信号分析
• 6.3 多目标处理方法
• 6.4 多目标处理方法仿真
• 6.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献