【摘要】：超寬帶無線電引信具有定距精度高、抗干擾能力強(qiáng)、距離截止特性好、反隱身能力強(qiáng)等特點(diǎn),擁有廣闊的應(yīng)用前景,已得到許多國家引信行業(yè)的重視。傳統(tǒng)無線電引信領(lǐng)域已建立了相對(duì)成熟的理論和完善可靠的測試方法。但超寬帶無線電引信作為一種新原理引信,其理論基礎(chǔ)是時(shí)域電磁學(xué),即從時(shí)域的角度研究超寬帶信號(hào)的發(fā)射、傳播、反射和接收等,區(qū)別于傳統(tǒng)的頻域角度。因此,超寬帶無線電引信的測試與通常的無線電引信測試有本質(zhì)區(qū)別。現(xiàn)階段超寬帶信號(hào)的理論研究發(fā)展很緩慢,超寬帶無線電引信的測試缺乏理論和技術(shù)支撐。本文根據(jù)超寬帶無線電引信測試需求,在分析超寬帶無線電引信工作原理的基礎(chǔ)上,提出了超寬帶無線電引信測試系統(tǒng)總體方案,重點(diǎn)研究了超寬帶無線電引信回波信號(hào)建模、回波信號(hào)產(chǎn)生和超寬帶無線電引信動(dòng)態(tài)加載三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。主要內(nèi)容有:(1)超寬帶無線電引信回波信號(hào)建模。本文在超寬帶信號(hào)特性分析研究的基礎(chǔ)上,建立了基于高斯二階導(dǎo)數(shù)形式的超寬帶信號(hào)模型,研究了地面目標(biāo)的單位沖激響應(yīng);對(duì)超寬帶無線電引信天線進(jìn)行建模并通過CST軟件進(jìn)行仿真,得到了超寬帶天線的輻射信號(hào)及天線的頻率特性。針對(duì)不同地面特性對(duì)超寬帶無線電引信進(jìn)行建模與仿真。其中,針對(duì)平坦地面,建立坐標(biāo)系并采用積分的方式進(jìn)行求解;針對(duì)粗糙地面,構(gòu)造高斯隨機(jī)粗糙地面模型,采用單元分解法進(jìn)行求解。通過實(shí)測接收機(jī)輸出信號(hào)反推超寬帶無線電引信回波信號(hào),驗(yàn)證了回波信號(hào)模型的正確性。(2)超寬帶無線電引信回波信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)。本文提出了兩種超寬帶無線電引信回波信號(hào)的產(chǎn)生方法。一是基于超寬帶天線回波信號(hào)產(chǎn)生方案。借助CST仿真軟件,建立三角對(duì)稱振子天線模型并通過改變天線尺寸、饋電點(diǎn)、張角來分析其線增益、駐波比、天線輻射信號(hào)之間的關(guān)系,并重點(diǎn)比較與分析改變天線規(guī)格后天線S21參數(shù)與超寬帶天線帶寬的關(guān)系,最終得到超寬帶天線的最佳尺寸、饋電點(diǎn)及張角,并輸入激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生超寬帶無線電引信回波信號(hào)。二是基于濾波器的引信回波信號(hào)產(chǎn)生方案根據(jù)契比雪夫低通濾波器歸一化參數(shù)確定超寬帶濾波器的級(jí)數(shù)及阻抗,由ADS仿真軟件計(jì)算得出各個(gè)帶通濾波器單元結(jié)構(gòu)的間距、長度、寬度,設(shè)計(jì)出一種基于超寬帶濾波器的引信回波信號(hào)產(chǎn)生器,可與激勵(lì)信號(hào)和引信天線產(chǎn)生超寬帶無線電引信回波信號(hào)。(3)超寬帶無線電引信動(dòng)態(tài)加載技術(shù)。動(dòng)態(tài)加載是將測試系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬回波信號(hào)加載到引信上,需要解決模擬回波信號(hào)和引信接收機(jī)的同步問題。本文根據(jù)超寬帶無線電引信特點(diǎn),提出了基于模板匹配的全局最大值搜索同步算法,將引信接收機(jī)的取樣信號(hào)作為模板信號(hào),與超寬帶無線電引信測試系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行相關(guān),通過調(diào)整延遲時(shí)間及檢測引信接收機(jī)相關(guān)輸出信號(hào)幅值來控制實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)與被測引信同步;為解決同步搜索時(shí)間過長問題,提出了基于模板匹配的全局最大值變步長同步搜索算法,根據(jù)引信接收機(jī)相關(guān)輸出信號(hào)幅度,采用不同步長進(jìn)行同步搜索,在搜索區(qū)域和同步精度不變的前提下,減小了同步搜索時(shí)間。根據(jù)時(shí)域多普勒效應(yīng)和超寬帶無線電引信相關(guān)接收原理,提出了回波信號(hào)幅度加權(quán)的等效加載方法,實(shí)現(xiàn)了模擬目標(biāo)回波信號(hào)的動(dòng)態(tài)加載。最后,本研究搭建了超寬帶無線電引信測試平臺(tái),將目標(biāo)信號(hào)發(fā)生器、調(diào)制器、可調(diào)延時(shí)電路、同步控制器、測試支架及接口等集成在有吸波材料的屏蔽箱內(nèi)進(jìn)行測試,完成了超寬帶無線電引信測試系統(tǒng)調(diào)試;測試了超寬帶無線電引信測試系統(tǒng)同步和動(dòng)態(tài)加載過程,測量了超寬帶無線電引信炸高,分析了測試誤差。測試結(jié)果顯示超寬帶無線電引信實(shí)際炸高與測試炸高誤差不大于0.1m。證明了本文理論研究和仿真的正確性。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TJ434.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙琦;陳寧;費(fèi)元春;李保雪;紀(jì)建華;;引信目標(biāo)回波模擬器的建模與實(shí)現(xiàn)[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2008年10期

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1 劉建軍;無線多頻通信系統(tǒng)超寬帶天線研究[D];上海大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2755903