MIMO雷达基本原理.pdf

目录 1 MIMO 雷达基本原理及其特点 5 1.1 MIMO 雷达基本原理 5 1.2 MIMO 雷达的主要特点 9 2 MIMO 雷达正交信号设计及性能分析 13 2.1 MIMO 雷达正交信号 13 2.2 正交单载波矩形脉冲信号（OFDM ） 14 2.3 正交线性调频矩形脉冲信号（OFDM LFM ） 16 2.4 正交多相编码信号 24 3 MIMO 雷达信号模型与信号处理 34 3.1 信号模型 34 3.2 信号处理 37 4 系统仿真实验 61 4.1 波束形成仿真实验 61 4.2 距离分辨性能仿真实验 63 4.3 速度分辨性能仿真实验 66 4.4 平台综合仿真实验 67 I 为探测低空弱目标（如低空突防的隐身巡航导弹或隐身作战飞机），相控阵雷达系 统（特别是岸基和舰载）通常采用大的功率孔径积（PAG ）或高的峰值发射功率，这 随之带来以下一些问题：（1）敌方电子侦察设备很容易截获雷达信号，然后施放大功 率有源干扰，影响雷达的正常工作，同时，雷达也很容易受到反辐射导弹的攻击。（2 ） 相控阵雷达在探测低仰角弱目标时，通常都是在强杂波背景、强干扰环境下进行的， 这给雷达的接收动态范围提出了很高的要求。例如，相控阵雷达系统在接收时，既需 要对强海杂波无限幅失真，又要能不失真地接收弱目标信号，这就要求雷达接收系统 和模数转换器（ADC ）有极高的动态范围，在目前的技术条件下，要实现如此高的接 收动态范围是困难的。（3 ）为使相控阵雷达系统在强杂波背景下具有良好的动目标显 示（MTI ）和动目标检测（MTD ）性能，要求系统前端具有较高的频率稳定度和较小 的系统杂散等。（4 ）相控阵雷达系统还需要有更快的有哪些信誉好的足球投注网站速率、具有同时多功能（如 有哪些信誉好的足球投注网站和跟踪）以及高的多普勒分辨率和角度分辨力，所有这些问题都使雷达系统设计 变得非常复杂。 为了解决这些问题，相控阵雷达通常在接收端采用数字波束形成（DBF ）技术。 在 DBF 系统中，模数转换（A/D ）在阵列的每个阵元中完成，因此减小了对A/D 动态 范围的需求，有利于形成接收数字多波束，加快有哪些信誉好的足球投注网站速率。但是相控阵 DBF 系统仍然 像模拟波束形成（ABF ）系统一样，在一个时刻只能观察一个窄的区域，通过波控扫 描来有哪些信誉好的足球投注网站整个监视空域，有哪些信誉好的足球投注网站效率不高，在给定时刻也只执行单一的功能（有哪些信誉好的足球投注网站或跟 踪）。 本项目研究的基于正交信号体制的相控阵雷达（简称“正交信号相控阵雷达”或“正 交波形雷达” ）可有效地解决上述问题。正交波形雷达发射相互正交的波形，在空间不 能形成高增益的发射波束，而是形成低增益的宽波束；接收时通过数字多波束接收。 这样的体制带来了一些性能的改善：如可减小信号的截获距离，改善强杂波中检测弱 目标及低速目标的能力等。理论上，信号被截获的距离降为原来的 1/M （M 是发射子 阵或阵元数），强杂波背景中探测低速目标的能力提高 M 倍。宽波束发射能同时监测 一个较大的空域范围，有哪些信誉好的足球投注网站时无波束切换和波束建立时间，雷达有哪些信誉好的足球投注网站效率和多目标跟 踪能力可显著提高，而且不同的接收波束可以执行不同的任务（有哪些信誉好的足球投注网站或跟踪），实现同 时多功能。 正交波形雷达理念可广泛应用于陆基或舰载相控阵雷达系统，也可用于机载预警、 机载火控相控阵雷达系统和直升机载对地探测相控阵雷达系统等，具有很大的灵活性。 1 由于正交波形雷达的发射系统采用多入多出（MIMO ）形式，在大多数文献中， 又将这种体制的雷达称为“正交信号 MIMO 雷达” 。 （二）国内外研究概况 MIMO 雷达采用多个天