电离层多径信道均衡方法研究

摘要

随着现代战争中各种新型武器的应用和发展，主要受地球曲率限制的常规雷达已无法适应对远距离、超低空等目标的探测需求，因此各种体制的超视距雷达成为世界各国争相研究的重要探测设备之一。其中，利用电磁波经电离层折射的高频天波超视距雷达以其特有的大范围远距离探测、多目标探测、隐身和超低空目标探测等特点成为许多国家的研究重点。
　　然而，由于高频天波超视距雷达利用后向返回散射传播机理对远距离目标进行下视探测，其采用高频段的电磁波，信号通道为电离层媒质，因此其性能必定会受到高频段内的外部有源干扰、电离层媒质和下视探测方式等引入的无源干扰等因素的影响。其中，电离层媒质信道引起的电磁波多径效应会严重影响雷达的检测精度。因此，研究天波超视距雷达多径信道均衡方法，消除或降低多径效应引起的信号污染，进而提高雷达检测性能具有重要的现实意义和实用价值。
　　本文针对高频天波超视距雷达应用中的多径效应对雷达检测性能的影响现实，首先通过分析作为雷达信道的电离层的基本特性、利用电离层传播的传播模式和传播特性等，讨论了多径效应对雷达回波（距离、多普勒频移和多普勒展宽）的影响情况。然后，为了抑制或减小多径效应对雷达回波的影响，采用了信道卷积来对消其影响的信道估计和均衡方法。在信道估计与信道均衡中通过建立信道估计与信道均衡的信号模型，采用了基于训练序列的多径信道估计方法与以最小均方误差为准则的信道均衡方法，仿真并分析了信道估计与信道均衡的效果和性能。针对信道均衡后出现的输出信号旁瓣较高的情况，采用了增加失配滤波器的方法来进行旁瓣抑制，并通过加权迭代最小二乘算法来求解失配滤波器参数，同时也对多径信道均衡后再增加失配滤波器后的输出信号的响应和效果进行了仿真和分析。之后，提出通过增加均衡长度进行旁瓣抑制并与失配滤波器法进行效果对比仿真，并针对多径信道估计、信道均衡和失配滤波器等过程中可能出现的误差，分别从信道均衡参数变化、失配滤波器参数变化和多径信道读取误差等方面对输出信号的影响进行了仿真和分析，以便于所提出的信道均衡方法在实际工程中的有效应用。最后，给出了本文研究的结论，并提出了今后进一步研究的方向。
　　利用本文提出的多径信道均衡方法，可以达到减小多径效应对天波超视距雷达回波信号影响的目的，提高雷达对目标的检测能力。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与结构安排

第二章 电离层多径效应及其对雷达回波的影响

2.1 天波超视距雷达基本原理

2.2 电磁波传输模式

2.3 电离层传播特性

2.4 多径效应对雷达回波信号的影响

2.5 本章小结

第三章 多径信道估计与均衡方法

3.1 多径信道估计与均衡思想

3.2 多径信道估计方法与仿真分析

3.3 多径信道均衡方法与仿真分析

3.4 一种基于失配滤波器的多径信道均衡方法

3.5 基于旁瓣抑制的雷达多径信道均衡方法与仿真

3.6 本章小结

第四章 主要参数对均衡后输出信号影响的实验与分析

4.1 信道均衡参数对均衡后输出信号的影响

4.2 失配滤波器参数对均衡后输出信号的影响

4.3 多径信道估计误差对均衡后输出信号的影响

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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