【摘要】：超寬帶無線電引信具有定距精度高、抗干擾能力強(qiáng)、距離截止特性好、反隱身能力強(qiáng)等特點,擁有廣闊的應(yīng)用前景,已得到許多國家引信行業(yè)的重視。傳統(tǒng)無線電引信領(lǐng)域已建立了相對成熟的理論和完善可靠的測試方法。但超寬帶無線電引信作為一種新原理引信,其理論基礎(chǔ)是時域電磁學(xué),即從時域的角度研究超寬帶信號的發(fā)射、傳播、反射和接收等,區(qū)別于傳統(tǒng)的頻域角度。因此,超寬帶無線電引信的測試與通常的無線電引信測試有本質(zhì)區(qū)別�，F(xiàn)階段超寬帶信號的理論研究發(fā)展很緩慢,超寬帶無線電引信的測試缺乏理論和技術(shù)支撐。本文根據(jù)超寬帶無線電引信測試需求,在分析超寬帶無線電引信工作原理的基礎(chǔ)上,提出了超寬帶無線電引信測試系統(tǒng)總體方案,重點研究了超寬帶無線電引信回波信號建模、回波信號產(chǎn)生和超寬帶無線電引信動態(tài)加載三項關(guān)鍵技術(shù)。主要內(nèi)容有:(1)超寬帶無線電引信回波信號建模。本文在超寬帶信號特性分析研究的基礎(chǔ)上,建立了基于高斯二階導(dǎo)數(shù)形式的超寬帶信號模型,研究了地面目標(biāo)的單位沖激響應(yīng);對超寬帶無線電引信天線進(jìn)行建模并通過CST軟件進(jìn)行仿真,得到了超寬帶天線的輻射信號及天線的頻率特性。針對不同地面特性對超寬帶無線電引信進(jìn)行建模與仿真。其中,針對平坦地面,建立坐標(biāo)系并采用積分的方式進(jìn)行求解;針對粗糙地面,構(gòu)造高斯隨機(jī)粗糙地面模型,采用單元分解法進(jìn)行求解。通過實測接收機(jī)輸出信號反推超寬帶無線電引信回波信號,驗證了回波信號模型的正確性。(2)超寬帶無線電引信回波信號產(chǎn)生技術(shù)。本文提出了兩種超寬帶無線電引信回波信號的產(chǎn)生方法。一是基于超寬帶天線回波信號產(chǎn)生方案。借助CST仿真軟件,建立三角對稱振子天線模型并通過改變天線尺寸、饋電點、張角來分析其線增益、駐波比、天線輻射信號之間的關(guān)系,并重點比較與分析改變天線規(guī)格后天線S21參數(shù)與超寬帶天線帶寬的關(guān)系,最終得到超寬帶天線的最佳尺寸、饋電點及張角,并輸入激勵信號產(chǎn)生超寬帶無線電引信回波信號。二是基于濾波器的引信回波信號產(chǎn)生方案根據(jù)契比雪夫低通濾波器歸一化參數(shù)確定超寬帶濾波器的級數(shù)及阻抗,由ADS仿真軟件計算得出各個帶通濾波器單元結(jié)構(gòu)的間距、長度、寬度,設(shè)計出一種基于超寬帶濾波器的引信回波信號產(chǎn)生器,可與激勵信號和引信天線產(chǎn)生超寬帶無線電引信回波信號。(3)超寬帶無線電引信動態(tài)加載技術(shù)。動態(tài)加載是將測試系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬回波信號加載到引信上,需要解決模擬回波信號和引信接收機(jī)的同步問題。本文根據(jù)超寬帶無線電引信特點,提出了基于模板匹配的全局最大值搜索同步算法,將引信接收機(jī)的取樣信號作為模板信號,與超寬帶無線電引信測試系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬目標(biāo)回波信號進(jìn)行相關(guān),通過調(diào)整延遲時間及檢測引信接收機(jī)相關(guān)輸出信號幅值來控制實現(xiàn)測試系統(tǒng)與被測引信同步;為解決同步搜索時間過長問題,提出了基于模板匹配的全局最大值變步長同步搜索算法,根據(jù)引信接收機(jī)相關(guān)輸出信號幅度,采用不同步長進(jìn)行同步搜索,在搜索區(qū)域和同步精度不變的前提下,減小了同步搜索時間。根據(jù)時域多普勒效應(yīng)和超寬帶無線電引信相關(guān)接收原理,提出了回波信號幅度加權(quán)的等效加載方法,實現(xiàn)了模擬目標(biāo)回波信號的動態(tài)加載。最后,本研究搭建了超寬帶無線電引信測試平臺,將目標(biāo)信號發(fā)生器、調(diào)制器、可調(diào)延時電路、同步控制器、測試支架及接口等集成在有吸波材料的屏蔽箱內(nèi)進(jìn)行測試,完成了超寬帶無線電引信測試系統(tǒng)調(diào)試;測試了超寬帶無線電引信測試系統(tǒng)同步和動態(tài)加載過程,測量了超寬帶無線電引信炸高,分析了測試誤差。測試結(jié)果顯示超寬帶無線電引信實際炸高與測試炸高誤差不大于0.1m。證明了本文理論研究和仿真的正確性。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TJ434.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙琦;陳寧;費元春;李保雪;紀(jì)建華;;引信目標(biāo)回波模擬器的建模與實現(xiàn)[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2008年10期

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1 劉建軍;無線多頻通信系統(tǒng)超寬帶天線研究[D];上海大學(xué);2010年

本文編號：2755903