基于自适应滤波的EW宽带数字接收机通道校正研究

摘要

在雷达对抗领域,电磁辐射源的位置是一项十分重要的战术参数,而信号的来波方向是确定辐射源位置的关键参数。我们通常用多通道接收机来获得空间信号源的到达方向估计。然而由于元器件离散性和非线性等原因,多通道接收机总存在一定程度的幅度相位误差,影响了测向的精度。特别是对于用来波信号的相位进行测向(如干涉仪)的方法,由于相位受通道不平衡性影响更大,失衡严重时甚至无法完成准确测向。我们要实现高精度测向,就必须对通道的幅相误差进行校正。本文就EW宽带数字接收机之间存在的通道失衡这一问题,针对传统通道校正方法的不足,提出一种基于自适应滤波的通道校正方法,并进行了算法的改进和理论分析。本文所引入的基于自适应滤波的通道校正方法,充分考虑了雷达对抗中数字测向的实际情况,采用任意一个通道作为期望信道,将其余通道的幅频响应校正为与期望信道一致。该方法不需要校正源信号,结构简单,易于工程实现。在自适应算法方面,充分考虑到雷达对抗的实时性要求,选择了计算量最小、易于实现的LMS类算法,并针对电子侦察无法获得来波信号的任何先验信息的情况,选用NLMS算法进行了计算机仿真。对于LMS/NLMS算法步长与失调之间存在的矛盾,研究了两种变步长的VS-NLMS算法,保证了算法既有较快的收敛速度,又有较小的失调量。仿真表明改进算法对单频信号有更好的校正效果。另外,针对雷达对抗中的另一类LFM信号进行了自适应校正的研究,用NLMS算法对LFM信号的校正进行了建模与理论推导,求出了最优步长与最小误差的具体表达式,并给出了基于NLMS算法的计算机仿真校正结果。最后进行了全文总结,指出了基于自适应滤波的该通道校正方法有待进一步研究的问题。

目录

中文摘要

Abstract

第一章 引言

1.1 雷达对抗及测向概述

1.2 EW 宽带数字接收机

1.3 数字测向技术

1.3.1 比幅法

1.3.2 比相法

1.3.3 幅度比和相位差的求法

1.3.4 时差法

1.3.5 空间谱估计测向法

1.4 数字测向中的通道失衡问题

1.5 本文的主要工作与章节安排

第二章 自适应校正系统设计

2.1 接收机通道校正的必要性

2.2 造成通道不一致性的因素

2.3 自适应校正系统设计

第三章 自校正算法

3.1 Wiener 滤波理论

3.2 LMS 算法

3.2.1 LMS 算法收敛性分析

3.2.2 LMS 算法平均MSE-学习曲线

3.2.3 LMS 算法的失调

3.3 NLMS 算法

3.4 NLMS 算法校正效果的计算机仿真

3.5 影响校正精度的因素

第四章 改进NLMS 算法

4.1 VS-NLMS 算法

4.2 基于步长优化序列的VS-NLMS 算法

第五章 LFM信号的自适应校正

5.1 LFM 信号

5.2 非平稳条件下LMS/NLMS 算法的跟踪特性

5.3 LFM 信号自适应校正的理论分析

5.3.1. 通道失衡模型

5.3.2. 最优维纳解

5.3.3. 基于NLMS 的跟踪特性分析

5.4 LFM 信号的自适应校正仿真

第六章 全文总结

参考文献

致谢

个人简历