【摘要】：隨著電子戰(zhàn)中各種技術(shù)的快速發(fā)展,有源探測系統(tǒng)受到了越來越大的制約。通過被動接收處理第三方輻射信號進行目標(biāo)檢測、跟蹤和定位的無源探測系統(tǒng),具有反隱身、抗干擾、抗超低空突防以及抗反輻射武器的特性,越來越受各國重視。隨著移動通信的發(fā)展,利用移動通信信號的無源探測系統(tǒng)對低空運動目標(biāo)具有較好的探測能力,使其具有很好的應(yīng)用價值。本文以GSM基站信號為照射源信號,研究了基于陣列的無源探測系統(tǒng),并設(shè)計實現(xiàn)了基于陣列的無源探測系統(tǒng)硬件平臺。首先簡要介紹了基于外輻射源的無源探測系統(tǒng)基本原理,對以GSM基站信號作為照射源進行了可行性進行了仿真分析,結(jié)果表明GSM基站信號具有圖釘型的模糊函數(shù),適合作為無源探測系統(tǒng)外輻射源;針對直達波干擾問題進行了研究分析,并給出了一種基于NLMS準(zhǔn)則的自適應(yīng)直達波對消算法,通過實測的回波信號的對消結(jié)果驗證了基于NLMS準(zhǔn)則的自適應(yīng)直達波對消算法的有效性;對幾種常見陣列信號進行了建模,研究了自適應(yīng)波束形成原理及其最優(yōu)準(zhǔn)則,研究了對天線陣列方向圖。然后研究了陣列結(jié)構(gòu)、間距和數(shù)目對信號接收的影響,完成了天線陣列選型。根據(jù)給出的系統(tǒng)總體指標(biāo)要求和無源探測系統(tǒng)信號處理流程,設(shè)計了無源探測系統(tǒng)硬件平臺總體方案,即采用高性能、零中頻結(jié)構(gòu)的射頻收發(fā)芯片AD9361作為射頻前端主芯片,前置低噪聲放大器,實現(xiàn)四路信號接收處理,采用FPGA+DSP架構(gòu)實現(xiàn)信號處理平臺。本文詳細介紹了無源探測系統(tǒng)硬件平臺各個模塊的電路實現(xiàn)。最后在無源探測系統(tǒng)硬件平臺實現(xiàn)的基礎(chǔ)上進行了室內(nèi)和室外測試,測試結(jié)果表明各個模塊工作正常,接收機性能指標(biāo)可以滿足系統(tǒng)要求,能夠正確接收到目標(biāo)反射的GSM信號,驗證該無源探測系統(tǒng)硬件平臺的正確性。
【圖文】：

為信號的復(fù)包絡(luò)， 為信號處理的相干積累時間(CIT)， 和 分別為信號的相對時延和多普勒頻移。圖 2.3 給出了 1 幀(4.615ms)GSM 信號的模糊函數(shù)圖。圖 2.3 GSM 信號模糊函數(shù)圖從圖 2.3 中可以看出，GSM 信號的模糊函數(shù)只有一個主峰，能量集中，在時域和頻域的旁瓣幅度低，下降梯度大，說明其多普勒頻率分辨率較好，速度分辨率高。因此，采用 GSM 信號作為無源探測系統(tǒng)的照射源是可行的，且適合運動目標(biāo)的探測。2.3 直達波干擾分析2.3.1 直達波干擾強度分析主通道天線在接收目標(biāo)回波的同時也會接收來自輻射源的直達波和來自建筑、山體或其他障礙物的散射信號，造成直達波干擾和多徑干擾。下面分析直達波對目標(biāo)回波的抑制問題。根據(jù)雙基地雷達系統(tǒng)理論，不考慮電磁波傳輸損耗的情況，可推導(dǎo)出目標(biāo)回波信號的功率比為：(2-16)其中

Γin Γout圖 4.1 輸入匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)框圖從芯片數(shù)據(jù)手冊中可以獲得 S 參數(shù)和噪聲系數(shù)等信息，根據(jù)這些信息可以制作.S2P 文件，接下來在 ADS 中就可以用.S2P 文件對放大器進行匹配設(shè)計，采用了微帶線匹配的方式。經(jīng)過匹配后的電路原理圖如圖 4.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN97

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本文編號：2641908