[發明專利]一種超寬帶多模式雷達信號產生方法及裝置

無效

• 申請號: 201010162139.8
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN102236090A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 賈穎新;王巖飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S13/90
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別是涉及一種應用于現代成像雷達的超寬帶多模式雷達信號產生方法及裝置。

背景技術

現代雷達已經不單是完成對目標位置、速度等信息的提取，而是要求對目標進行成像分析和識別。近十幾年來，國際上對高分辨率成像雷達的研究獲得了突破性的進展。德國的高頻物理與雷達研究院的超寬帶機載合成孔徑雷達PAMIR?SAR系統的帶寬高達1820MHz，其分辨率已達到亞厘米量級。美國圣地亞哥國家實驗室的超寬帶超高分辨率小型機載成像雷達系統的帶寬達到3000MHz，其分辨率已達到0.05米，重量降到了只有25磅(11.4kg)。可以想象這種全天候的超高分辨率成像雷達系統對于未來戰場上的戰斗車輛的識別和實時監測將會發揮巨大的作用。進入二十一世紀后，成像雷達發展的一個明顯新趨勢就是向著超高分辨率和低成本小型化的方向發展。

很顯然，為了獲得高成像分辨力或激勵出目標其他的特征，就要求雷達發射信號具有大帶寬。通常情況下，從雷達角度定義帶寬與中心頻率之比超過25％的信號稱為超寬帶信號，比值10％～25％的信號稱為寬帶信號，比值小于10％的信號稱為窄帶信號。這是一種相對意義下的帶寬，常稱為分數帶寬(FBW)。采用此種定義的超寬帶雷達與普通雷達相比并無突出戰略意義。另外一種是根據絕對帶寬的大小來定義超寬帶信號。盡管雷達界通常采用相對帶寬意義下的超寬帶定義，但站在電子對抗的角度，采用絕對帶寬來定義超寬帶比較合適。主要原因有兩個：一個是對抗對象的主要用途與絕對帶寬有關，二是對抗技術和裝備也與絕對帶寬有關。現代及未來戰爭要求雷達具有高分辨率、強抗干擾、反隱身、抗摧毀能力，因此雷達信號必須具有很大的絕對帶寬。目前，隨著數字技術的日臻成熟和超大規模集成電路技術的高速發展，用數字方法產生雷達信號的技術應用越來越普及，如圖4所示為目前常用的傳統數字技術產生雷達信號的原理框圖，數字信號源可以采用波形存儲直讀法或直接數字合成法產生具有一定帶寬且相位正交的兩路I/Q信號，經過模擬正交調制到某一中頻，然后經過上變頻將信號頻譜搬移到系統指定位置。由于受到數字信號源電路中D/A轉換器采樣率和位數的限制，這種方法產生的基帶信號的最高頻率受到限制，從而正交調制后產生雷達帶寬不會太寬，同時，由于模擬正交調制器的非理想特性也會影響產生雷達信號質量。另外，當系統要求多種工作帶寬時，此種方法需要引入額外信號通道，增加硬件設備，使得系統缺少靈活性又增加了硬件成本。

為了獲得更寬的雷達信號，在上述方法的基礎上引入倍頻技術在實際系統中已有所應用，原理框圖如圖5所示。該方法是在傳統正交調制后再利用倍頻技術擴展信號帶寬，這種方法因為引入模擬正交調制器，會帶來許多非理想特性，通過建立數學模型，下面對該方案進行誤差分析。

對于實際模擬正交調制器，會存在I、Q兩路的幅度誤差、相位誤差和一定的直流偏差。設I、Q兩路相對幅度為G，相差為φ，直流偏差為D，并設兩路不平衡由I路造成，則I、Q兩路輸入信號為

i(t)＝G?cos(πKt²+φ)+D????????????????q(t)＝sin(πKt²)

正交調制后輸出信號為：

s_om(t)＝[G?cos(πKt²+φ)+D]cos(2πf₀t)-sin(πKt²)sin(2πf₀t)

＝0.5[G?cos(2πf₀t+πKt²+φ)+cos(2πf₀t+πKt²)]+D?cos(2πf₀t)

+0.5[G?cos(2πf₀t-πKt²-φ)-cos(2πf₀t-πKt²)]

上式中第二項和第三項分別為由兩路直流偏差造成的載漏和由正交兩路幅相不平衡造成的鏡像分量。這種載漏和鏡像分量通過匹配濾波時將導致匹配濾波輸出中出現成對回波，在寬帶雷達系統中，此虛假信號會嚴重影響雷達成像質量。下面再對存在載漏和鏡像的中頻LFM信號的倍頻過程進行數學分析。

存在載漏和鏡像分量的正交調制器輸出信號為：