本文關(guān)鍵詞：雷達(dá)通信一體化波形研究

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【摘要】：誕生于第二次世界大戰(zhàn)的預(yù)警機(jī)在現(xiàn)代國(guó)防中起著越來越重要的作用,而且隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展向著系統(tǒng)之間對(duì)抗的轉(zhuǎn)變,預(yù)警機(jī)的作用會(huì)更加突出。但是為了實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)功能,預(yù)警機(jī)裝備了種類繁多的電子設(shè)備,由此導(dǎo)致了諸多問題:一是電磁環(huán)境的惡化;二是天線種類的增多,難于布局;三是眾多設(shè)備能源的消耗導(dǎo)致預(yù)警機(jī)續(xù)航能力的變差。同時(shí),由于預(yù)警機(jī)本身攜帶的通信電臺(tái)發(fā)射功率有限,導(dǎo)致通信傳輸距離有限,傳輸速度慢,抗干擾能力差,無法滿足要求大容量的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的需要。針對(duì)預(yù)警機(jī)相控陣?yán)走_(dá)高增益、低副瓣/旁瓣的特點(diǎn),在相控陣?yán)走_(dá)波形中融入通信功能,無疑是解決上述問題的一個(gè)好的途徑。而且隨著數(shù)字電路技術(shù)的迅速發(fā)展,雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)字化水平越來越高。特別是固態(tài)有源模塊、高速多位A/D轉(zhuǎn)換器、直接數(shù)字合成器(DDS)技術(shù)的發(fā)展以及高速數(shù)字信號(hào)處理器的普遍使用,為雷達(dá)與通信的一體化波形設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)�；谝陨�,本文開展了雷達(dá)通信一體化波形的相關(guān)研究工作。本文分析了一體化波形的三種復(fù)用方式,得到波分復(fù)用方式構(gòu)成的一體化波形具有可操作性。從兩個(gè)角度說明了將MSK和GMSK作為一體化波形的通信調(diào)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誤碼率;MSK和GMSK與線性調(diào)頻信號(hào)構(gòu)成的一體化波形的頻譜擴(kuò)展更少。通過與MPSK和線性調(diào)頻信號(hào)構(gòu)成的波形的頻譜對(duì)比,提出了構(gòu)建一體化波形時(shí)應(yīng)選擇具有恒包絡(luò)且具有連續(xù)相位的調(diào)制波形。分析了兩種情況下的多普勒對(duì)一體化波形的影響:只考慮載頻受多普勒的影響情況下的I通道和Q通道的相關(guān)性分析;考慮載頻和調(diào)頻率均受多普勒的影響情況下的I通道和Q通道的相關(guān)性分析。由于多普勒的存在會(huì)導(dǎo)致誤碼率的提高。針對(duì)此情況,本文提出了二重迭代線性預(yù)測(cè)方法,仿真結(jié)果證明了提出的方法的正確性。分析了一體化波形的能量泄露問題,詳細(xì)推導(dǎo)了一體化波形LFM_MSK的時(shí)頻結(jié)果,得到基于線性調(diào)頻信號(hào)的MSK調(diào)制的一體化波形的時(shí)頻圖是沿著直線0f?f???t呈上下分布的形式。并根據(jù)時(shí)頻結(jié)果提出了解決能量泄露和頻譜擴(kuò)展的方法,即可以令前??21 4???T個(gè)碼元調(diào)制的數(shù)據(jù)均是+1,而最后的??21 4???T個(gè)碼元調(diào)制的數(shù)據(jù)均是-1,并通過仿真分析進(jìn)行了驗(yàn)證。分析了一體化波形的誤碼率,得到一體化波形的誤碼率在最優(yōu)解調(diào)的情況下和能量不泄露的情況下與純MSK信號(hào)的誤碼率相當(dāng)。分析了一體化波形LFM_MSK的模糊函數(shù),得到一體化波形相較于同參數(shù)下的線性調(diào)頻信號(hào),其多普勒容錯(cuò)性比較差。分析了一體化波形的多普勒切片,得到一體化波形的多普勒分辨率與線性調(diào)頻信號(hào)的多普勒分辨率一樣,只取決于雷達(dá)脈沖脈沖寬度,與調(diào)制的數(shù)據(jù)無關(guān)。詳細(xì)推導(dǎo)了一體化波形在兩種極限情況下的時(shí)延切片,得到了時(shí)延分辨率的一個(gè)取值范圍,分析得到時(shí)延分辨率與一體化波形的帶寬、雷達(dá)脈沖寬度和調(diào)制數(shù)據(jù)量都有關(guān)。針對(duì)時(shí)延旁瓣過高的問題,提出了基于加窗反卷積的時(shí)延旁瓣抑制方法,成功抑制了過高的時(shí)延旁瓣。分析了一體化波形在比特?cái)?shù)據(jù)有誤的情況下匹配濾波的情況,得到回波的參考函數(shù)應(yīng)采用的數(shù)據(jù)應(yīng)與發(fā)射信號(hào)所采用的數(shù)據(jù)完全一致。分析得到一體化波形的虛警概率相對(duì)于線性調(diào)頻信號(hào)不發(fā)生變化,而檢測(cè)概率會(huì)下降,這一檢測(cè)概率下降的問題可以通過碼元的設(shè)置得以解決。提出了基于正負(fù)線性調(diào)頻率的一體化工作模式。在該工作模式下,雷達(dá)主站發(fā)射的信號(hào)采用線性調(diào)頻率為正的一體化波形,而通信從站采用線性調(diào)頻率為負(fù)的一體化波形,由于正負(fù)線性調(diào)頻率的一體化波形具有準(zhǔn)正交性,故二者干擾性非常小。
【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)】：TN957.51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1279062