宽带多通道相位延时测量与校正技术研究

摘要

由于目标微信息的获取不仅能够提高目标识别的能力，而且能够实现更为精确的定位，因而雷达通常首选拥有高距离分辨力的宽带信号。宽带数字阵列雷达，顾名思义，就是收/发雷达信号形式为宽带信号且波束形成选用数字波束形成技术的一类数字化阵列天线。与此同时，宽带数字阵列雷达在雷达领域拥有巨大的发展潜力，因而成为国内外众多学者和科研人员研究的热点。但是，雷达在数字化宽带化发展的同时，也带来了诸多技术问题，其中一个关键问题就是阵列各阵元通道之间存在延时误差，这种延时能够诱发通道间不一致性，影响数字波束形成的质量，本文的主要工作就是对这种通道延时的测量和校正技术展开研究。
　　本文首先简单介绍了数字阵列雷达的工作机理和相关的关键技术，讨论了宽带多通道相位延时测量与校正技术的发展历史和研究现状。
　　其次简单介绍宽带信号的概念，然后重点介绍了宽带线性调频信号，再介绍通道延时的概念，以及通道延时误差产生的原因，最后阐述了通道延时对波束形成的影响，并对通道延时误差初步建立宽带信号模型。
　　再次本文针对由数字 T/R组件内模拟器件不一致性引起的通道延时介绍一种基于 De-chirp技术的多通道延时测量方法，包括建模、参数确定和性能分析，并且给出了基于MATLAB的仿真分析，证明该通道延时测量方法的可行性。
　　最后介绍了分数延时滤波器的原理，从有限脉冲响应滤波器和无限脉冲响应滤波器两个方面设计分数延时滤波器，涉及的分数延时滤波器设计方法包括加权最小二乘法、最大平坦法等，并给出相应的基于MATLAB的仿真及性能分析，并将所设计的分数时延滤波器应用到前面章节建立的通道延时测量模型中的通道延时校正上，然后从可变分数时延滤波器的角度出发分别设计基于Farrow结构的有限脉冲响应可变分数延时滤波器和可变分数延时全通滤波器，并用MATLAB给出相应的仿真分析，最后选用设计的全通滤波器对前面建立的多通道延时测量模型进行多通道延时校正，并用MATLAB进行仿真和性能分析，证明方法的可行性。

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第一章 绪 论

1.1 数字阵列雷达概述

1.1.1 数字阵列雷达的基本原理

1.1.2 数字阵列雷达优点

1.1.3 数字阵列雷达关键技术

1.2 国内外研究现状

1.2.1 宽带数字阵列雷达的发展现状

1.2.2 宽带通道延时测量与校正技术研究现状

1.3 本文核心研究内容及章节结构安排

第二章 宽带信号与通道延时

2.1 宽带信号

2.1.1 脉冲压缩技术

2.1.2 线性调频信号

2.2 通道延时

2.2.1 线性相位系统与系统群时延

2.2.2 宽带通道延时的影响

2.2.3 通道延时误差建模

2.3 本章小结

第三章 宽带多通道延时测量技术

3.1 多通道延时测量技术

3.1.1 通道延时测量原理

3.1.2 参数的确定和系统分析

3.2 基于Mat lab平台的仿真试验分析

3.2.1 试验测量过程

3.2.2 联合延时估计误差

3.2.3 组件之间的相对延时误差

3.3 本章小结

第四章 基于分数延时滤波器的通道延时校正技术

4.1 分数延时滤波器原理

4.1.1 分数延时FIR滤波器

4.1.2 分数延时全通滤波器

4.2 分数延时滤波器的设计方法

4.2.1 加权最小二乘法设计分数延时滤波器

4.2.2 加窗法设计分数延时滤波器

4.2.3 Lagrange插值法设计分数延时滤波器

4.2.4 最大平坦准则设计分数延时滤波器

4.2.5 分数延时滤波器的Mat lab仿真分析

4.2.6 分数延时滤波器在通道延时校正中的应用

4.3 可变分数延时滤波器的研究

4.3.1 Farrow结构可变分数延时滤波器及仿真分析

4.3.2 可变分数延时全通滤波器设计与仿真分析

4.3.3 可变分数延时全通滤波器在多通道延时校正中的应用

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

在校期间取得的科研成果