基于光纤链路传输的远程超宽带混沌成像雷达

摘要

超宽带(UWB)雷达具有距离分辨率高、穿透性好、抗干扰能力强等特点，已被广泛应用于精确定位、目标跟踪、成像和识别等。传统超宽带雷达通过无线或者电缆传输信号，能量损耗较大，传输距离一般在几米或几十米，严重限制了雷达的作用距离。为了扩大雷达信号的覆盖范围，将微波光子技术与超宽带雷达相结合，利用具有低损耗、高带宽特性的光纤作为超宽带雷达信号的传输介质，实现信号的远距离传输和目标的精确探测，为雪山、孤岛和存储燃料仓等恶劣环境中的目标探测提供一种新的技术方法。
　　本文围绕基于光纤链路传输的远程超宽带混沌成像雷达展开研究，主要研究工作包括：
　　1.通过对比超宽带混沌信号的产生方式，选用最具前景的Colpitts振荡电路作为超宽带混沌信号源，对其进行了数值仿真和实验研究，分析了该电路产生的超宽带混沌信号的相关特性和模糊函数等。
　　2.提出一种基于光纤链路传输的远程超宽带混沌成像雷达系统，包括中心站、光纤传输链路和基站三部分。中心站实现对UWB混沌信号的产生和处理，光纤传输链路负责信号在中心站和基站之间的传输，基站实现对目标的探测。中心站、基站和光纤传输链路的接口处需进行光电转换。
　　3.仿真验证了远程超宽带混沌成像雷达系统的可行性。通过研究光纤对信号传输的影响，建立光纤传输理论模型，分析了混沌信号传输前后的时序和频谱特性；建立了自由空间目标成像的仿真模型，通过比较混沌信号经光纤传输前对空间目标的成像结果，证明了光纤传输对雷达系统成像性能的影响非常小。
　　4.实验搭建了远程超宽带混沌成像雷达系统，实现了对静止单、双目标的一维测距、二维成像以及动目标运动轨迹的跟踪记录，距离分辨率和方位分辨率分别为6cm和8cm。讨论了混沌信号在雷达系统和空间中的传输特性、光纤传输距离与混沌信号的相关特性和峰值旁瓣水平的关系、以及数据采集带宽对距离分辨率的影响等问题。

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第一章 绪论

1.1 超宽带雷达概述

1.2 超宽带雷达信号

1.3 国内外研究现状

第二章 超宽带混沌信号的产生与特性分析

2.1 超宽带混沌信号的产生

2.2 Colpitts振荡电路的仿真和实验研究

2.3 超宽带混沌信号的特性分析

2.4 小结

第三章 远程超宽带混沌成像雷达的仿真研究

3.1 引言

3.2 光纤远程传输的仿真研究

3.3 远程超宽带混沌成像雷达的仿真研究

3.4 结论

第四章 远程超宽带混沌成像雷达的实验研究

4.1 实验装置

4.2 实验结果

4.3 实验结果分析

4.4 小结

第五章 工作总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

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