基于脉冲形成网络的超宽带脉冲产生与设计

分析了超宽带天线对冲击脉冲波形的要求.利用阶跃恢复二极管和微带传输线.通过延迟的方法设计并制作了超宽带双极脉冲发生器.根据超宽带脉冲发生器产生的脉冲参数,通过理论分析和时域有限差分法(FDTD)仿真,给出了一种微带脉冲形成网络的设计方法,并利用该方法成功地产生了纳秒级宽度的双极性超宽带窄脉冲信号.测量结果表明:经过脉冲形成网络产生的信号具有良好的波形,且拖尾振荡小,有利于提高天线的辐射效率.     

直扩超宽带信号在移动通信系统中的干扰功率分析

对直扩超宽带（DS UWB）信号分别于时域和频域进行描述,并对其功率谱密度进行了 详细研究。在干扰功率计算中,选择现有3G移动标准宽带码分多址（WCDMA）、码分多址200 0（CDMA2000）和时分同步码分多址（TD SCDMA）作为被干扰系统。与UWB信号带宽相比, 被干扰系统的带宽相对较窄,因此假设在接收端频谱是平坦的。研究结果表明,可以通过调 整DS UWB脉冲波形和脉冲成形因子α来减少干扰功率。通过权衡和比较,脉冲成形因 子小于0.3 ns的三阶高斯脉冲是一个最优选择。     

随机PRI的LPI波形相参积累

随机脉冲重复频率(PRI)脉冲波形能够增加电子支援措施（ESM）利用重频分选侦收雷达辐射源信号的难度,提高雷达复杂对抗环境下的抗侦收能力。利用非均匀离散傅里叶变换(NUDFT)对这种低截获概率（LPI）波形进行脉冲多普勒（PD）处理时,距离模糊引起目标所处距离门走动,导致目标能量分散至多个模糊距离单元。为此,提出一种基于时间窗口的离散傅里叶变换(TWDFT)算法,实现了距离模糊条件下目标能量的相参积累。对TWDFT算法和加权副瓣抑制的性能进行了分析。仿真结果表明,基于TWDFT的PD处理在距离模糊时不存在目标能量分散问题,通过优化波形设计能够改善加权后目标主副瓣比。     

小波变换在S模式二次雷达信号分析处理中的应用

为提高二次雷达（Secondary Surveillance Radar,SSR）信号分析处理能力,针 对傅里叶变换在时频域分析的局限性,利用小波信号奇异性检测特点,通过对S模式询 问、应答信号进行小波分解,计算第一层高频系数,得到信号脉冲持续时间,实现了信号报 头检测,并比较高频系数模极大值,提取出信号调制信息,实现了基于小波变换的二进制差 分相移键控（DPSK）和二进制振幅键控（ASK）解调,验证了小波变换技术分析处理二次雷 达信号的可行性。     

脉冲超宽带技术在航天测控系统中的应用

针对当前航天测控系统安全性不足的问题,将脉冲超宽带技术应用于航天测控系统中,构建了一种新的脉冲超宽带测控体制。建立了基本的脉冲超宽带测控信号模型,对脉冲超宽带测控系统的性能和传输链路进行了分析。给出了脉冲超宽带测控系统结构框图,介绍了系统工作过程。针对并行信号捕获方法资源消耗大的不足,提出了两步并行捕获方法。分析表明,脉冲超宽带技术可用于航天测控系统中,完成测距测速和数据传输任务。脉冲超宽带测控系统可有效提高测控系统的隐蔽性和抗干扰能力,同时提高测距精度。在信号捕获方面,与并行捕获方法相比,两步并行捕获方法的硬件资源消耗得到大大降低,同时还可保证较快的捕获速度,但会产生一定的信噪比损失。     

用于高动态目标探测雷达的相位编码脉冲压缩技术

为避免多普勒频移对相位编码信号脉冲压缩处理的影响,提出了利用已知脉冲编码序列对回波信号进行逐符号共轭点乘的脉冲压缩方法,将对齐的回波信号转换为单频信号,并利用傅里叶变换实现信号能量的积累。理论分析与计算机仿真表明,多普勒频移对脉冲压缩性能无影响。该方法适合于应用到对高动态目标进行探测的雷达系统中。     

基于时频相关性的复合常规人为干扰分析方法

在军事无线通信中,对进入接收机的干扰信号进行分析、识别并提取特征参数,以支持抗干扰决策,是通信设备有效对抗蓄意人为干扰的前提。提出了基于短时傅里叶变换(STFT)的复合常规人为干扰分析方法,首先对接收的干扰信号进行STFT变换,然后将得到的三维时频域数据进行二值化处理;最后根据不同干扰样式的时域及频域特征,对二值化的时频域数据之间的关系进行分析,分别解析出多音干扰、周期脉冲干扰、扫频干扰。理论分析和仿真结果表明,通过分类搜索算法,能够较为准确地对复合人为干扰进行解析。     

一种适用于超宽带脉冲信号检测的改进CUSUM算法

将最快检测技术应用于超宽带脉冲信号检测中,具体采用改进的CUSUM(Cumulative Sum )算法来检测 超宽带脉冲信号。首先分析了经过多径信道衰减后的超宽带脉冲信号概率分布特性,进一步 提出了适用于超宽带脉冲信号检测的改进CUSUM算法。理论分析和仿真证明了所提改进 算法性能优越且实现复杂度低。该算法克服了块检测算法的信噪比门限效应,且具有最优的 检测延迟性能,相同虚警限制下其检测性能明显优于能量检测算法。     

基于两次傅里叶变换的时域MUSIC波达方向估计

针对基于频域多重信号分类（MUSIC）的波达方向（DOA）估计方法在有效快拍数较少情况下的不稳定问题，提出了一种基于两次傅里叶变换的时域MUSIC波达方向估计方法。首先，通过傅里叶变换将各阵元接收数据转换为频域数据，并按扫描角度对各阵元数据进行相位补偿；然后，再通过傅里叶变换将补偿后的频域共轭数据转换为时域复解析数据，在时域构建相移后的协方差矩阵；最后利用特征分解求取具有正交特性的噪声子空间，获得扫描方位空间谱，实现对波达方向估计。数值仿真及实测数据处理结果均表明，相比频域MUSIC方法，在一次有效快拍条件下，所提方法可稳定获得具有正交特性的噪声子空间，实现对波达方向估计；稳定性得到了5 dB的改善，背景噪声级和旁瓣级得到了3 dB以上的改善，因此该方法可明显提高目标检测和方位估计性能。     

脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法

脉冲超宽带测控新体制可有效提高测控系统的安全性能,且具有潜在的高精度测距能力。为了实现其高精度测距功能,提出了一种基于延迟锁定环路的脉冲超宽带测控信号时延精密跟踪方法。该方法在传统伪码跟踪环的基础上进行改进,利用基于非相干积分的非线性反馈环路对接收信号的脉冲相位进行精密跟踪。理论分析和仿真结果表明,该延迟锁定环路可以完成对脉冲超宽带测控信号的时延精密跟踪。与直扩测控信号相比,在相同条件下,脉冲超宽带测控信号的时延跟踪相对误差更大,但由于脉冲宽度很窄,在一定载噪比条件下,其测量精度仍可达厘米量级甚至更高。     

一种高灵敏度的超宽带脉冲信号包络检测方法

本文对超宽带(UWB)通信系统实现的关键技术,即接收机前端的超宽带脉冲信号的检测技术进行了深入讨论。根据对UWB脉冲无线电实际接收信号的时域特征提出了一种简易、新颖的高灵敏度包络检波检测方式,分析了其电路的实现与性能,并给出了实验的数据和结果。与其他方式的比较表明,该电路是一种简单实用的非相关检测方式,与其原有的基带相关处理部分结合可获得良好的超宽带信号接收效果。     

舰载塔康天线波束空域扫描的耦合效应分析

针对舰载塔康(TACAN)天线安装架设位置特殊性需求,为解决天线阵列受到电扫描和机械扫描同时作用影响系统测角问题,建立了天线阵列接收信号的数学模型,分析了电扫描和机械扫描对天线阵列波束空域扫描的耦合效应,研究了耦合效应对舰载塔康系统测角性能的影响。理论推导和计算机仿真结果表明,天线接收信号受到阵元馈电频率、天线机械扫描速率以及阵列结构的共同影响,接收信号的周期性不再是馈电信号的频率,且其频谱发生了扩展。通过对机载天线接收信号进行有效滤波处理,可确保舰载塔康系统测角正常工作。     

基于手机的声学超宽带室内定位

针对室内定位技术部署复杂、成本高的问题,提出了一种利用手机接收声学信号通过脉冲压缩进行室内定位的方法。通过借鉴雷达系统中的脉冲压缩技术,将信号和噪声分离,并提取出信号到达时延估计。为了减小定位误差,研究了手机的声学特性,设计了声学超宽带信号的信道模型,将应答节点时延回传,进一步减小信号传播的时延估计。在停车场的试验结果表明：定位结果和实际位置相符,平均定位误差在30 cm以内。     

基于认知无线电的脉冲陷波UWB窄带干扰抑制

提出了一种基于认知无线电的自适应超宽带（UWB）窄带干扰抑制方法。为了使UWB对变化的 干扰环境具有自适应调节能力,引入了认知无线电技术。通过频谱感知和认知引擎技术提取 窄带干扰频谱特征作为陷波器的设计依据。以高斯脉冲为例,对陷波器的陷波性能进行检验 。最后,就陷波前、后脉冲的通信性能进行比较。仿真结果表明：认知陷波脉冲具有良 好的窄带干扰抑制能力,能够自适应的随着感知结果而动态地规避授权用户,从而实现UWB 系 统与其它通信系统的共存,且此方法不需要在整个频段范围内降低UWB脉冲功率,实现简单 灵活,为提高UWB脉冲发射功率、增大UWB系统的通信距离提供了一种可行的方案。     

基于移频滤波的脉压雷达抗干扰方法

针对线性调频（LFM）脉冲压缩雷达易受移频欺骗干扰影响的问题,提出了基于移频检测的起始频率捷变LFM雷达抗干扰方法。通过分析匹配滤波器参考函数、目标回波信号和干扰信号在频域的相对位置,利用脉间LFM信号起始频率不同的特点,将接收信号进行移频,使得目标回波信号分量无脉压输出,从而确定干扰信号分量在时域的位置,通过时域选通对未进行移频的接收信号脉压结果中的干扰进行滤除达到抗干扰目的。仿真分析了移频检测抗干扰性能,结果验证了所提方法的有效性。     

修正Kalman滤波多带UWB信道估计改进方法

针对多带超宽带(UWB)系统中修正Kalman滤波算法复杂度高的缺陷,提出一种低复杂度的修正Kalman滤波改进方法。该方法中UWB信道采用自回归模型(AR)建模,利用导频跟踪时变信道衰减因子,通过Kalman滤波和频域分段最小均方误差(MMSE)算法同时跟踪信道的时域相关性和频域相关性,提高了系统性能,降低了计算复杂度。仿真结果表明,和修正的Kalman滤波方法相比,在估计精度损失很小的情况下,所提方法极大降低了计算复杂度,提高了系统整体的估计性能。     

多径效应对信号接收及方向测量的影响

在论述L阵干涉仪和圆阵相关法测向体制误差形成的基础上,基于电磁波传播的多 径效应,建立了地空无线链路四径传输模型,并将单个多径分量用时延相同的多径簇来描述 ,分析了多径分量和多径簇对单个天线接收信号相位和不同天线接收信号互相关系数造成的 影响。仿真结果表明,多径条件下接收信号的波形、频谱和相位谱较直射信号都将发生显 著的变化,多径效应对俯仰角造成的测量误差要大于对方位角造成的测量误差。     

基于子孔径方位特性的穿墙雷达虚拟多视角成像方法

针对穿墙雷达(TWR)室内不规则场景中信号传播的多径效应所导致成像区域“幻影”存在的问题，提出了一种基于脉冲雷达信号平台频域压缩感知(CS)框架的多径利用方法。在建立室内多径回波脉冲信号矢量模型的基础上，将每条多径分量作为一个特殊的观测通道，并利用目标、多径“幻影”依赖于阵列子孔径方位(AD)的特性，由此来分析目标、“幻影”与子孔径位置的关联性，最后通过调和平均(HMAM)子孔径图像融合方法实现 “幻影”抑制和目标的虚拟多视角成像。该方法克服了脉冲信号时域压缩感知计算复杂度高以及需要事先已知室内几何反射位置的不足。不同场景的仿真结果验证了此方法的可行性和优越性。     

基于高速ADC和FPGA的IR-UWB相干接收机设计

为了探索超宽带（UWB）技术的空间应用,设计了一款脉冲无线超宽带（IR-UWB）的全数 字化相干接收机。本系统利用高速采样芯片ADC08D1000对IR-UWB信号进行双通道交织 采样,接下来利用Xilinx FPGA对采样数据进行降速处理。按照二分搜索、相干捕获 、脉冲跟踪的方案进行接收系统设计,并对该接收机进行了实际测试。最终实现了1 ns 脉宽的IR-UWB信号的正确接收和1 Mb/s码速率的OOK编码通信。     

一种试验场无线电辐射源模拟器测量与监视系统

基于超宽带采集存储技术构建了测量与监视系统,实现了对无线电监测系统试验场中的模拟无线电监测目标信号群的测量与监视。重点研究了基于并行交替采样的超宽带信号高速采集技术、基于固态磁盘(Solid-State Disk,SSD)阵列流水拼接的海量数据实时存储技术和基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)的超宽带信号频谱分析技术等关键技术。测量与监视系统工作频率范围为1.5 MHz～22 GHz,单通道采集速率可达5 GB/s,三通道实时带宽达到6 GHz,最大存储容量达到48 TB,满足对无线电监测系统试验场中通信、导航、雷达等多路模拟无线电监测目标信号进行测量与监视的使用需求。