宽带数字侦察接收机及信号分析处理关键技术研究

摘要

在现代电子战中，侦察接收机面临着越来越恶劣的电磁环境，宽带和数字化已经成为其基本要求。如何采用更合理高效的结构设计宽带数字侦察接收机，以及如何对截获的信号进行分析处理，已经成为目前电子侦察领域研究的重要课题。本文围绕复杂电磁环境中宽带数字侦察接收机设计及信号分析处理的关键技术，对数字信道化设计方法，以及截获信号的参数估计算法进行了深入细致的研究。主要研究内容包括：
　　⑴研究动态信道化接收机的设计方法，着重解决电子侦察中非合作信号的接收问题。分析了现有信道化方法存在的缺陷，提出了一种新的动态信道化接收机设计方法，并结合并行处理技术和多相滤波原理推导出其高效实现结构。这种结构可以实现时变、非均匀的信道划分，具有并行、实时的优点，具有很强的可重置性：当信号动态变化时，根据能量检测结果，仍能综合出原信号。这种设计方法具有很高的运算效率，易于在大规模可编程器件中实时实现。
　　⑵研究分数阶傅里叶域信道化的设计方法，着重解决传统傅里叶域信道化不利于处理频域交叠的多个宽带信号的问题。通过对分数阶傅里叶变换原理的分析，提出可以通过信号在傅里叶域的频移来实现在分数阶傅里叶域上谱的平移，在此基础上给出了分数阶傅里叶域信道化的低通滤波模型，并针对其计算量大的缺点基于多相滤波原理推导出其高效实现结构。通过对比传统傅里叶域和分数阶傅里叶域信道化的高效结构，指出分数阶傅里叶域信道化可以看作是一种广义的傅里叶域信道化，传统傅里叶域信道化是分数阶傅里叶域信道化的一种特例。理论分析和仿真实验表明，通过选取合适的分数阶傅里叶域，某些在频域交叠的宽带信号，经过信道化后得到了很好的分离，这将有利于后端对信号的分析处理。
　　⑶研究正弦信号和线性调频信号的参数估计算法，着重解决正弦信号频率估计问题和多分量线性调频信号的参数估计问题。分析了Rife算法和Jacobsen算法的特点，指出这两种算法的优劣在不同的频率区域可以互相弥补，由此提出一种估计正弦信号频率的综合算法。这种综合算法不但在整个频段范围内性能稳定，而且计算量较小，非常适合于精度要求高的各种实时低信噪比应用场合。针对分数阶傅里叶变换估计线性调频信号需要进行二维搜索，运算量很大的特点，在研究积分三次相位函数原理的基础上，提出了一种基于积分三次相位函数和分数阶傅里叶变换的新方法。该方法在整个处理过程中只需进行两次一维搜索，降低了处理的复杂度。当存在强弱不同的多分量线性调频信号时，提出结合分数阶傅里叶域的信号分离技术，逐次估计强信号分量的参数并将其从观测信号中消去，从而实现了强度相差较大的多分量线性调频信号的参数估计。
　　⑷研究多项式相位信号的参数估计算法，着重解决多分量三次相位信号及多分量高阶多项式相位信号的参数估计问题。分析了三次相位函数（CPF）和广义三次相位函数（GCPF）方法估计三次相位信号参数的原理及局限性，提出了一种多分量三次相位信号参数估计的新方法。该方法采用乘积广义三次相位函数（PGCPF）和乘积三次相位函数（PCPF）分别估计信号的三次和二次相位系数，并依据各信号分量的强弱，由强到弱逐次估计各信号分量的参数并将其从观测信号中消去，从而实现了强度相差较大的多分量三次相位信号的参数估计。针对三次相位函数-高阶模糊函数方法（CPF-HAF）在分析多分量多项式相位信号时的不足，提出了两种改进方法，一种是基于GCPF和HAF的方法，该方法具有计算量小，估计精度高的优点，但由于需要进行较高阶的非线性变换，导致了较高的信噪比门限。另一种是基于Radon变换和CPF-HAF的方法，该方法具有信噪比门限低的优点，但与前一种方法相比计算量较大、估计精度略差。针对第二种改进方法中Radon变换后需要进行二维搜索的问题，提出首先采用CPF-HAF方法估计各信号分量的次高阶相位系数，然后依次对原信号解调频，再估计各信号分量的最高阶相位系数，从而将二维搜索转换为两个一维搜索，极大地减小了计算量。

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第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作及内容安排

第二章 动态数字信道化技术研究

2.1 引言

2.2 基于多相滤波器组的数字信道化接收机结构

2.3 动态信道化接收机设计

2.4 小结

第三章 分数阶傅里叶域数字信道化技术研究

3.1 引言

3.2 相关理论

3.3 分数阶傅里叶域数字信道化技术

3.4 本章小结

第四章 正弦信号和线性调频信号参数估计方法研究

4.1 引言

4.2 正弦信号频率估计算法

4.3 多分量线性调频信号参数估计算法

4.4 本章小结

第五章 多项式相位信号参数估计方法研究

5.1 引言

5.2 多分量三次相位信号参数估计算法

5.3 多分量多项式相位信号参数估计算法

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文主要工作及创新点总结

6.2 论文下一步工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间（合作）撰写的学术论文

作者在学期间参加的科研项目