基于MWC压缩采样的新型宽带数字接收机技术研究

摘要

电子侦察接收机可对敌方雷达信号进行截获、识别并获取其技术参数，为己方提供战略支援。目前广泛采用的均匀信道化宽带数字接收机随着其带宽及信道化数目的增加，采样数据量变大，系统实现复杂，同时面临复杂的跨信道信号处理等问题。压缩采样(CS)理论利用电子侦察环境雷达信号的稀疏性，以较少的CS数据便可完成信号截获，因此将CS理论应用到宽带数字接收机设计中将具有广阔的应用前景。本文研究了一种基于调制宽带转换器(MWC)压缩采样的新型宽带数字接收机结构，该接收机可用较少的采样分支实现欠奈奎斯特采样，从而降低系统实现复杂度，又由于原始信号频谱可全部混频至基带，因此便于解决跨信道信号问题。但由于MWC随机混频导致CS数据的真实频率及相位信息丢失，因此如何直接利用CS数据获取原始信号的技术参数将是该新型接收机需要解决的关键问题。本文主要研究内容及创新点如下:
　　首先，针对电子侦察环境中未知信号的检测及脉冲提取问题，研究了一种基于CS数据的能量检测方法，构建并推导了MWC能量检测模型及CS数据判定准则，然后直接利用CS数据的能量统计值进行单点判定，完成了信号检测和脉冲提取。进一步提出了多路信号能量混合叠加的能量检测方法，提高了在低信噪比下的信号成功检测概率。
　　其次，研究了基于短时傅里叶变换(STFT)和频谱能量聚焦率检验的脉内调制识别算法，首先通过检验CS数据的STFT频谱带宽完成调相、调频信号的粗识别，其次通过检验CS数据的频谱能量聚焦率完成最终识别，仿真结果证明了该识别算法在低信噪比下的有效性。进一步提出了利用相位纠正后的多路混合叠加信号进行脉内调制识别的方法，显著提高了低信噪比下的脉内调制识别概率。
　　最后，提出了一种MWC压缩采样均匀线阵结构用于完成CF与DOA的估计。针对MWC随机混频导致阵列CS信号的真实频率及相位差丢失的问题，本文提出使用循环移位伪随机序列进行混频，获得原始信号子带索引估计值，重组获得原始CF，并对阵列CS信号的相位差进行补偿，最后采用MUSIC算法获得了DOA估计值。针对较低信噪比下相位补偿失效问题，提出了一种改进型MWC压缩采样均匀线阵结构，利用该结构可显著提高在低信噪比下的DOA估计性能并可保持CF估计性能不变。

目录

声明

摘要

1．1课题研究背景与意义

1．2国内外研究现状

1．2．1宽带数字接收机研究现状

1．2．2模拟信息转换结构研究现状

1．2．3信号检测、识别及参数估计研究现状

1．3本文主要研究内容及章节安排

1．3．1本文的主要研究内容

1．3．2本文的创新点

1．3．3本文的章节安排

第2章MWC压缩采样宽带数字接收机方案设计

2．1 MWC压缩采样宽带数字接收机结构及原理

2．2 MWC压缩采样信号的重构

2．3算法仿真与性能分析

2．4本章小结

第3章基于MWC压缩采样宽带数字接收机的信号检测

3．1原始信号能量检测模型

3．2基于MWC压缩采样数据的能量检测算法

3．2．1基于单路压缩采样数据的能量检测算法

3．2．2基于多路压缩采样数据能量混合叠加的检测算法

3．3算法仿真和性能分析

3．4本章小结

第4章基于MWC压缩采样宽带数字接收机的信号识别

4．1 MWC压缩采样信号脉内调制特征分析

4．1．1调相类压缩采样信号的特征分析

4．1．2调频类压缩采样信号的特征分析

4．2 MWC压缩采样信号脉内调制识别方法

4．2．1 MWC压缩采样信号的STFT频谱分析

4．2．2 MWC压缩采样信号的单音生成特性分析

4．2．3单路MWC压缩采样信号的识别流程

4．2．4多路混合叠加压缩采样信号识别

4．3 MWC压缩采样信号载频估计

4．4算法仿真与性能分析

4．5本章小结

第5章基于MWC压缩采样均匀线阵的CF与DOA估计

5．1基于原型MWC压缩采样均匀线阵的CF与DOA估计

5．1．1原始阵列信号模型

5．1．2原型MWC压缩采样均匀线阵

5．1．3 CF与DOA估计算法

5．1．4算法仿真与性能分析

5．2基于改进型MWC压缩采样均匀线阵的CF与DOA估计

5．2．1改进型MWC压缩采样均匀线阵

5．2．2 CF与DOA估计算法

5．2．3算法仿真与性能分析

5．3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢