王益民[1]2003年在《机载相控阵雷达接收机的实时控制技术研究》文中研究指明本文主要研究嵌入式实时控制技术在机载相控阵雷达接收机中的应用。 针对相控阵雷达接收机工作的多功能、高实时性的特点，提出了采用嵌入式PC／104工控机和基于实时多任务操作系统VxWorks进行接收机控制的设计方案。 根据此方案，应用计算机控制技术和在线编程技术，设计了接收机控制器。在软件开发中，采用实时多任务思想，设计了网络通信、功能控制、时间同步、故障检测等主要任务(功能模块)，共同完成对接收机的状态控制和故障监测。文中详细介绍了该控制器的工作原理、硬件组成和软件设计。 接收机控制器应用于某国防重点工程的机载相控阵雷达。经过系统联试证明，控制器能够满足系统的功能要求，具有控制实时性强、稳定可靠的特点，对接收机的性能提高和设备小型化起到了重要作用。
严济鸿[2]2011年在《宽带相控阵雷达波束控制技术研究》文中研究表明宽带宽角工作是现代相控阵雷达的发展方向,而基于移相器的宽带相控阵雷达在进行宽角扫描时,由于渡越时间、孔径效应的影响,使得收发信号不能有效地同相合成,难以实现期望的波束形成和波束指向控制。在数字基带用数字延时技术,或在射频用光纤延迟线,取代传统相控阵雷达的移相器,是相控阵雷达实现宽带宽角扫描的两种有效手段,易于实现宽带相控阵雷达的波束形成和波束指向控制。光控相控阵雷达是将光实时延迟、光纤传输技术应用到相控阵中,在子阵上采用光实时延时线可以减小渡越时间、孔径效应的影响,使传统相控阵雷达实现宽带宽角扫描的难题得以解决。而光纤传输链路分配灵活、重量轻、体积小;抗电磁干扰;光纤的带宽很大、衰减很小,便于雷达信号的远程传输。数字阵列雷达是一种收、发都采用数字技术的全数字化相控阵雷达,能够在数字域实现幅相加权,并通过基带数字延时实现波束指向控制,数字阵雷达容易实现低旁瓣、多波束多目标处理、自适应抗干扰、宽带宽角扫描等功能,当数字阵列雷达的发射信号和接收信号采用宽带信号时,称为宽带数字阵列雷达。本论文研究工作针对光控相控阵雷达、宽带数字阵雷达波束指向控制技术展开,在光控相控阵雷达的构架、OTTD的设计与实现、宽带数字阵雷达T/R组件以及数字均衡和数字延时算法实现等方面进行了深入的研究。本文主要工作和贡献如下:1、研究了L波段光控相控阵雷达技术。设计了L波段光控相控阵雷达方案,给出了其数学模型,分析了光控相控阵对孔径效应的改善;在国内首次设计实现了L波段基于磁光开关的OTTD,并在国内首次用外场试验证明了光控相控阵雷达宽带宽角工作是有效可行的。2、研究了毫米波光控相控阵雷达技术。在前人工作基础上,完善了基于可调谐激光器和光子晶体光纤的色散延时毫米波光控相控阵完整方案;提出了基于中频延时和中频移相的毫米波光控相控阵实现方案,仿真试验证明了提出方法的有效性。3、研究了串馈型光控相控阵雷达技术。优化了基于可调谐激光器和布拉格光栅的串馈型光控相控阵雷达实现方法。建立了串馈型光控相控阵雷达分别工作在发射模式和接收模式的数学模型,仿真结果表明串馈型光控相控阵雷达易于实现相控阵雷达的宽带宽角扫描。4、研究了宽带数字阵通道均衡理论及高效实现方法。研究了通道均衡的频域算法,讨论并仿真分析了影响通道均衡效果的主要因素,提出了一种在FPGA中实现宽带均衡与DDC融合的高效实现方法,仿真和硬件测试结果证明了这种结构的有效性。5、研究了宽带数字阵雷达中的T/R组件及波形产生。运用DDWS技术产生宽带数字波形;分析了DAC时钟抖动对波形性能的影响;设计了Farrow结构分数时延滤波器,并在FPAG中实现了分数延时,测试结果证明这种滤波器结构的正确可行性;最后设计实现了一个S波段宽带数字T/R组件验证模块。本文研究了宽带相控阵雷达波束控制的相关新技术,在光控相控阵雷达和宽带数字阵雷达领域做了较为深入的研究,研究结果为今后宽带相控阵雷达的系统设计和实现提供了一定的理论依据和实践参考。
雷张华[3]2014年在《机载相控阵雷达系统功能级建模与仿真》文中认为由于APG-77雷达在F-22战斗机上的成功应用,而且计算机仿真技术应用于雷达算法和系统的实时仿真日渐成熟。本文设计的机载相控阵雷达功能级仿真系统是基于Visual Studio 2010平台,通过对雷达功能模块和系统进行测试,完成了红蓝对抗实时仿真,对于战略战法的研究具有指导意义。本文首先讨论了脉冲重复频率的选择不同,目标落入的杂波位置不同,并且结合了搜索加跟踪、边扫描边跟踪、猝发探测这叁种工作方式,提出了红蓝对抗总体方案和单部机载雷达功能级仿真系统的总体构成,规范了系统的输入和输出接口。然后介绍了系统的组成模型及各模型的主要功能,主要阐述了包括相控阵天线模型、坐标转换模型、环境回波功率产生模型、目标检测模型、数据处理模型、资源调度模型、反隐身模型、抗干扰模型等在内的功能级建模原理。文章是基于XML技术来设置初始化参数,并对控制界面和显示界面进行了说明介绍。将搭建好的单部雷达系统扩展成为四个红方飞机对抗四个蓝方飞机,完成了四对四目标势态显示和B显显示;与此同时,为了验证单部机载雷达的性能,先测试天线方向图的正确性,接着测试波位编排的结果和不同天气情况下的气象杂波衰减系数。之后将机载雷达在叁种工作模式下的滤波数据进行对比分析,并在探测单目标情况下,对滤波数据的精度、采取反隐身的作用距离变化、添加干扰的距离误差进行了数据分析。仿真结果验证了机载雷达系统的有效性和正确性。本文是基于标准化组件的软件平台,以模块化、标准化、高凝聚、低耦合的思想进行建模,这不仅完善了雷达系统的模型库,而且实现了可快速方便地搭建新的系统,增强了模块的移植功能。
卢建斌[4]2007年在《相控阵雷达资源优化管理的理论与方法》文中研究指明相控阵雷达是一种多功能、高性能的新型雷达系统,其依靠灵活的波束扫描方式、丰富的工作波形、可变的参数控制、可选的多种工作模式、高效的资源配置以及强大的数据处理能力,已成为雷达技术的重要发展方向。相控阵雷达系统优势的发挥需要依靠高效的资源管理技术作为支撑,相控阵雷达资源管理是雷达技术、计算机技术和控制技术相结合的产物,旨在通过对相控阵雷达系统中任务的有效调度、资源的合理分配以及工作参数的优化控制,以提高雷达系统的实际工作效能。因此,能否发挥相控阵雷达系统的优势,资源管理是其中的核心和关键环节。本文以相控阵雷达系统资源优化管理为研究内容,建立了相控阵雷达搜索管理、多目标跟踪管理、雷达任务调度、观测任务规划、实时负载分配等问题的优化模型,提出了相应的解决方法,并将研究成果应用于空间探测相控阵雷达系统的任务计划设计中,取得了较好的实际效果。在相控阵雷达搜索方式的参数优化及搜索策略设计方面,针对单次驻留时间内的目标检测,分析了搜索时间、脉冲积累数与最终检测性能的关系,推导给出了理论上最佳的搜索参数;针对目标的多帧积累检测问题,分析了搜索资源对搜索性能的影响,给出了资源受限下搜索参数的优化模型,提出了一种最优的搜索参数调整策略;研究了指示信息引导下的目标搜索问题,给出了搜索区域确定、区域内波位编排以及先验概率计算的方法,并提出了一种基于最大信息增益准则的最优搜索算法。基于协方差控制的思想,建立了相控阵雷达多目标跟踪资源管理的理论框架,提出了资源管理的一般最优化模型,并以此给出了一种多目标跟踪资源管理算法;进一步将其推广到稳态跟踪和机动目标跟踪的情况下,分别提出了基于Riccati方程和IMM滤波器的资源管理方法;针对相控阵雷达时间一能量资源管理问题,提出了一种波束波形联合自适应调度算法。依据相控阵雷达任务的多个属性参数分析了实时任务综合优先级的生成方法,构建了实时任务的修正EDF调度模型;建立了合理的相控阵雷达实时任务模型,并以此提出了一种相控阵雷达实时任务的自适应调度算法,分析了算法的可调度条件,给出了系统负载过载条件下任务参数的调整策略;针对空间探测相控阵雷达系统,基于修正EDF调度模型提出了一种相控阵雷达观测任务规划算法;进一步,根据可变观测时长任务模型,提出一种自适应任务规划算法,该算法通过引入任务的可选部分,有效地提升系统任务规划的成功率以及资源利用率。将可分性负载理论推广到实时任务处理中,提出了相控阵雷达实时可分性负载分配的最优化模型;以雷达系统中的异构总线网络为分析对象,研究了最优的实时可分性负载分配方法,给出了负载分配的最优次序以及参与处理的最优节点数目;进一步给出了网络参数的估计方法。最后,针对实际的空间探测相控阵雷达系统,研究了系统中任务计划处理的设计与实现问题;提出了任务计划设计的基本原则和功能需求,进一步给出了系统设计的处理流程和模块结构;最后实现了一个完整的任务计划软件系统。
张志强[5]2011年在《相控阵天气雷达强度探测与评估方法研究》文中提出摘要：相对于常规机械扫描多普勒天气雷达,相控阵天气雷达具有更快的扫描速度,更有利于对快速变化的灾害天气进行观测。我国相控阵天气雷达尚处在基础研究阶段,许多基础问题都有待研究。本文就是针对我国相控阵天气雷达的实际情况,进行了有关相控阵天气雷达探测强度评估与对比方法研究,具体研究内容如下：(1)对相控阵天气雷达主要性能优势以及发展状况进行了一个简单概述,在此基础上讨论了相控阵天气雷达与常规多普勒天气雷达在扫描原理、相关参数以及扫描方式的不同,并以中国第一部S波段相控阵天气雷达为例讨论了相控阵天气雷达系统,包括系统框架、系统组成、具体参数以及扫描方式。(2)在对相控阵相关性能进行研究的基础上,基于经典雷达气象方程,针对相控阵天气雷达波束宽度和增益不再是固定不变而是随着偏离天线法向的夹角而发生变化以及脉冲压缩技术的使用,推导了有关相控阵天气雷达的雷达气象方程,并对我国实际取得的相控阵天气雷达数据,采用此雷达气象方程进行了相控阵天气雷达反射率的估算。(3)在获得实际相控阵天气雷达观测数据之前,采用模拟的方法,根据我国S波段相控阵天气雷达数据的实际参数进行了相控阵天气雷达与新一代天气雷达探测云回波强度及结构误差的模拟分析,通过分析结果,从理论上得出相控阵气象雷达与常规多普勒气象雷达在扫描特性上的差异,并选出一个更为合理的扫描方式,为相控阵气象雷达之后的实际观测提供理论参考。(4)在得到相控阵天气雷达实际观测数据之后,根据采集数据其雷达相对位置、扫描方式以及相关参数的不同,进行了有关相控阵天气雷达与多普勒天气雷达强度数据对比方法的研究,并采用实际数据对对比方法进行了验证,结果表明,对比方法能有效的检验相控阵天气雷达与多普勒天气雷达的扫描差异,同时在此方法基础上进行的强度补偿也是行之有效的。(5)相控阵天气雷达相对于常规多普勒天气雷达其优势就在于其快速扫描特性,可以观测时间尺度变化更快的回波单体的细微结构,因此在之前验证相控阵天气雷达实际观测数据可用性的基础上,利用有限的观测数据,根据我国X波段相控阵天气雷达的一次实际扫描个例,分析了其快速扫描观测到的回波水平结构和垂直结构的细微变化,并在此基础上进行了更为细致的降水估测。结果表明：相对于常规机械扫描多普勒天气雷相控阵天气雷达可以有效提高数据的时间分辨率,同时在此基础上进行的降水估测更为准确,其空间分辨率也更为精细,为下一步局地短时精细预报提供了良好的保障。
杨小峰[6]2014年在《应用于相控阵收发组件的射频/微波集成电路设计》文中研究表明本文重点研究了不同工艺下用于相控阵雷达和通信系统的射频/微波单片集成电路设计。首先采用叁维电磁场仿真方法建立了TSMC0.18um工艺的传输线的模型，根据此模型，采用传输线匹配的方法设计了工作在X波段（8-12GHz）的低噪声放大器（LNA）和功率放大器（PA），LNA的噪声系数小于4.5dB，小信号增益大于20dB，PA输出功率大于18.3dBm，功率增加效率为15%，并设计了SPDT开关，插入损耗2.5dB，隔离度大于20dB，最终实现收发模块。根据多层金属耦合的方法采用金属4和金属6设计了Balun结构，并在此基础上设计二极管环形混频器，混频器在17dBm的LO功率驱动下带内变频损耗小于14.2dB，最小变频损耗12dB。提出了一种高隔离度低损耗的CMOS工艺开关设计方法，设计了工作在S波段的隔离度为39.27dB，插入损耗1.03dB的高性能射频单刀双掷开关（SPDT），并设计了工作在3.1-10.6GHz的噪声系数小于3.55dB，增益大于15dB的超宽带低噪声放大器。采用GaAs0.25um工艺设计了两种类型的六位数字移相器，分别工作在S波段和C波段。由于两种移相器的电路结构相同，文章中只讨论了S波段移相器的详细设计，分别对各个移相单元180°、90°、45°、22.5°、11.25°、5.625°进行了详细设计。并对移相器的级联散射抑制和降低相位误差的方法进行了详细说明。S波段移相器测试结果表明在2.1-2.7GHz频率范围，移相器以5.625°为步进，相位均方根误差（RMS）小于1.7°，插入损耗小于6.3dB，输入输出反射系数小于-10dB。C波段移相器工作在3.6-4.2GHz频率范围，测试相位RMS小于1.73°，插入损耗小于6.4dB，波动小于0.4dB。输入输出驻波比分别为小于1.58和1.52。论文研究了基于GaN工艺的微波晶体管开关建模，提出了基于开关GaNHEMT晶体管物理结构分析的等效开关模型，对模型中各种本征和寄生参数进行了详细分析，并验证了模型的正确性，为在GaN基板上设计微波控制电路比如数字移相器、数控衰减器等打下基础。论文还研究了GaN MMIC工艺的器件建模，分别对电容、电感、微带线以及接地通孔进行建模。最后采用E/D模工艺设计了TTL电平转换电路，将数字控制信号的TTL电平转换成一组高低电平，电压分别为0V和-4V，实现数字电平直接控制耗尽型微波控制器件。
逄勃[7]2006年在《现代电子对抗的新技术研究》文中研究指明现代电子技术在军事领域的运用使得现代战争从形式到内容都发生了巨大的变化。现代电子对抗技术在战争中的地位显得日益重要,作用越来越大。本论文从现代电子对抗在战争中的地位和作用入手,从接收机技术和信号处理技术等方面分析了现代电子对抗尤其是雷达侦察,在面对以相控阵雷达和各种低截获概率雷达为代表的新技术体制雷达时的局限性。研究了目前电子对抗特别是雷达侦察领域中出现的新技术,对其中的一些信号处理算法作了综合分析,指出未来雷达侦察应紧紧围绕以低可观测信号为特征的各种低截获概率雷达,以提高对此类雷达信号的截获、识别能力为主要目标,同时兼顾发展其他各种电子对抗手段,以期提高我军电子对抗能力和水平,赢得未来高技术条件下的现代战争。
陈航军[8]2009年在《宽带雷达接收机研究》文中认为随着科学技术的发展和现代军事的竞争,需要雷达提供更优异的性能,对雷达的重要组成部分——接收机提出了更高的要求。先进的雷达接收机具有以下特点：高分辨、高集成度、高数字化、高可靠性以及非常强的抗干扰能力。宽带数字接收机包括宽带前端、数字化频率合成器、宽带数字中频采样和宽带信号修正等关键技术。本论文针对现代宽带接收机的特点,对接收机的各项关键技术进行了理论阐述,并展开了研究工作,为未来新型宽带雷达接收机的研制提供了实用的接收机技术和实验数据。针对不同类型、不同体制和不同波段的现代雷达,接收机所采用的方案各不相同,但在结构体积上要求小型化,而随着科技的不断发展和新材料、新工艺的应用,使得小型化成为可能,各种高性能、小体积的器件越来越多地运用在现代雷达接收机的设计中,体积减小的同时,高性能微型器件的应用也提高了雷达接收机的技术指标和性能。本论文对宽带雷达接收机的组成和实现进行了阐述,同时介绍了本项目所取得的研究成果,并提供了分析数据,通过数据可以看出宽带接收机所采用的技术可以满足不同频段的雷达要求,适用于现代高机动抗有源干扰雷达、陆基、海基相控阵雷达以及电子对抗、通信等领域。
赵峰[9]2016年在《搜索警戒雷达对抗技术研究与实现》文中提出雷达对抗在现代战中发挥着越来越重要的作用,特别是在情报收集、电磁干扰方面,在战争中是确保胜利的重要因素。本文重点介绍了雷达的工作原理,以具有代表性的机械扫描及脉冲捷变频搜索警戒雷达为实验样本,阐述了雷达在信号处理中的六个关键技术,分析、仿真了样本搜索警戒雷达的信号特点,并在任意波形发生器上重现了该雷达信号。在此基础上,本文将雷达对抗分为叁个方面,即雷达侦查、雷达欺骗和雷达干扰,具体工作包括:1.从雷达对信号处理的角度出发,分析了雷达侦查、欺骗和干扰对对抗系统的要求,论述了五个方面的功能与实现方式,设计了无人机载DRFM硬件系统,并在室内对设备进行了对应的功能验证。测试结果表明,本系统能够很好地实现要求的功能,满足雷达对抗设备的功能要求。2.将雷达侦查分为了脉冲信号测频和单站雷达定位两个方面。根据经典的过零测频方法,提出了两种改进方法,仿真分析表明两种方法相对于经典的过零测频在测频精度和稳定度上有较大提升;根据多相滤波算法提出了抑制栅栏效应的改进方法,并在设计的DRFM系统中实现了该方法。理论和测试表明,利用该方法能够对输入为100MHz~500MHz的信号进行频率分辨率优于152KHz的实时频谱分析;利用单站测量雷达信号主瓣的方式提出了两种单站定位方法,该方法无需测向天线即可对雷达位置进行估算。3.根据雷达对距离、速度和高度的测量原理,设计了相应的欺骗方案,并在本文设计的DRFM系统中实现。室内测试表明,本方案及DRFM系统能够实现雷达信号的欺骗处理;室外测试表明,本方案及DRFM系统能够成功对某型号雷达进行距离、速度和高度欺骗。4.根据雷达对信号处理的要求,本文将干扰分为侦查式干扰和宽带压制干扰。分别分析了侦查式干扰和宽带压制干扰的设计原理和实现方法。DRFM系统上对本方案进行测试表明,侦查式干扰方案能够在探测到雷达脉冲后持续地回复干扰信号,达到预期设计效果,宽带压制干扰方案能够根据雷达的信号参数,生成本DRFM系统指标范围内的任意脉冲波形信号,实现设备对雷达瞄准式和宽带压制式干扰。
王哲[10]2003年在《数字相控阵雷达的研究》文中研究指明近年来，相控阵雷达技术逐步在众多科技研究领域表现出旺盛的生命力，并已经广泛应用到军用和民用领域；同时，数字技术也取得了迅猛的发展。作者更进一步将数字技术融入到相控阵雷达中，使两者完美地结合起来，充分发挥它们的特长，提出了一种全数字的相控阵雷达方案。 本文以相控阵雷达组成为主轴，逐一对相控阵雷达关键技术中的天线阵原理、数字波束形成(DBF)技术和收发(T／R)组件组成进行详细的分析，利用数字技术对传统相控阵雷达设计方案中的模拟电路部分进行改进；在理论设计单元圆形微带贴片天线单元的基础上，利用微波仿真软件HFSS和OPTIMETRICS对四单元的圆形微带贴片天线阵进行设计与仿真；对相控阵雷达的幅相监测技术进行理论分析和讨论，选择最佳的幅相监测方案。本论文研究的重点是：针对传统相控阵雷达系统收发(T／R)组件中的移相和限幅功能均在射频段完成，大胆利用直接数字合成(DDS)芯片组成频率在2MHz左右的数字电路代替传统相控阵雷达在射频段进行移相和限幅的电路，从而组成全数字发射通道，使对相位和幅度的控制和调试更方便快捷，并设计具体的电路验证此方案的可行性。
参考文献：
[1]. 机载相控阵雷达接收机的实时控制技术研究[D]. 王益民. 南京理工大学. 2003
[2]. 宽带相控阵雷达波束控制技术研究[D]. 严济鸿. 电子科技大学. 2011
[3]. 机载相控阵雷达系统功能级建模与仿真[D]. 雷张华. 西安电子科技大学. 2014
[4]. 相控阵雷达资源优化管理的理论与方法[D]. 卢建斌. 国防科学技术大学. 2007
[5]. 相控阵天气雷达强度探测与评估方法研究[D]. 张志强. 中国气象科学研究院. 2011
[6]. 应用于相控阵收发组件的射频/微波集成电路设计[D]. 杨小峰. 西安电子科技大学. 2014
[7]. 现代电子对抗的新技术研究[D]. 逄勃. 南京航空航天大学. 2006
[8]. 宽带雷达接收机研究[D]. 陈航军. 南京理工大学. 2009
[9]. 搜索警戒雷达对抗技术研究与实现[D]. 赵峰. 电子科技大学. 2016
[10]. 数字相控阵雷达的研究[D]. 王哲. 西北工业大学. 2003
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