共址高频FMCW雷达直达波抑制技术研究与实现

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近年来,高频地波雷达得到了高速发展,凭借超视距、低成本、全天候、易维护等固有优势成为了目前对海监测的重要手段之一,具备非常高的军事民用价值。由于直达波干扰的存在,共址高频地波雷达多采用断续波体制,探测能量难以达到很高。连续波体制有效提高了探测能量,可以减轻硬件要求,实现更远距离的探测,是高频地波雷达发展的趋势之一。直达波干扰问题是连续波体制所面对的首要问题,根据共址高频地波雷达的实际情况展开直达波干扰抑制技术的实现研究很有必要。本论文主要针对于共址高频地波雷达在FMCW体制下的直达波干扰抑制问题展开研究,采用了理论推导、仿真分析、实测验证相结合的方法,实现了对实际系统中直达波干扰的抑制。首先,根据实际情况建立了共址HFSWR系统分析模型;从信号处理的角度出发分析了直达波干扰对于实际系统以及目标检测的影响,确定了直达波抑制的两个方面:接收机前端的射频对消以及数字域的抑制。然后,确定了射频对消的基本思路,分析了调整误差对对消深度的影响;探讨了不同时延、相位以及幅度测量调整方法在实际实现中的差异,选取了恰当的测量调整方法并给出了硬件实现方案。之后,为实际系统实现进行了仿真分析,确定了实际实现的可行性;搭建了射频对消实验系统并与雷达系统进行了联调测试,对射频对消系统的优化展开了探讨,分析了实际对消时需要注意的问题,实验最终成功实现了22.11d B以上的射频对消。最后,对直达波抑制算法进行了应用分析;分析了LMS自适应干扰抵消算法应用于FMCW雷达需要注意的问题;对比了分数阶傅里叶变换与解距离算法的差异,分析了分数阶傅里叶变换应用于FMCW雷达的局限性;推导出了射频对消残余在混频低通输出级的信号形式,提出了在混频低通输出级采用频域LMS自适应干扰抵消算法抑制直达波干扰的全新方法,该算法仿真分析可达43d B左右的抑制深度,实测数据验证可达30d B左右的抑制深度。经过本论文的研究,在实际共址高频FMCW雷达中实现了接收机前端的直达波射频对消以及后续在数字域对对消残余的抑制,射频对消可达22.11d B以上,数字域抑制可达30d B左右,初步实现了共址高频FMCW雷达的正常探测。
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