隨著無人機(jī)威脅的日益增大,對低成本三坐標(biāo)雷達(dá)的需求也逐漸增長;鑒于多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)已在通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,有效降低了硬件成本,可將MIMO技術(shù)引入三坐標(biāo)雷達(dá)領(lǐng)域用于對無人機(jī)目標(biāo)的探測;因此,介紹了一種基于時域復(fù)用(TDM)信號的MIMO雷達(dá)系統(tǒng);時域復(fù)用方式通過對發(fā)射單元發(fā)射時間的控制實(shí)現(xiàn)信號優(yōu)良正交性能,并有效降低了信號產(chǎn)生單元與發(fā)射信道的復(fù)雜度;基于TDM信號形式,進(jìn)行了MIMO雷達(dá)天線設(shè)計,給出了時分信號正交解調(diào)與數(shù)字波束形成處理的流程;計算機(jī)仿真也驗證了TDM信號條件下的MIMO雷達(dá)點(diǎn)目標(biāo)成像與波束形成的能力。 

【文章來源】：計算機(jī)測量與控制. 2020年10期

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

基于時分正交的MIMO雷達(dá)系統(tǒng)框圖

為了實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)的搜索跟蹤能力，雷達(dá)的天線系統(tǒng)采用兩維MIMO設(shè)計。圖2給出了一個兩維MIMO天線的示意圖。發(fā)射與接收采用不同的天線，發(fā)射天線的俯仰與方位向采用2×2共4個陣元，陣元間隔為2.5個波長，為稀疏陣列；接收天線的俯仰與方位向采用5×5共25個陣元，陣元間隔為0.5波長，為密集陣列。發(fā)射、接收的等效陣元為10×10共100個，等效陣面尺寸為5個波長，等效陣列為密集陣以避免產(chǎn)生天線方向圖柵瓣[11]。天線的發(fā)射與接收陣元均產(chǎn)生寬波束，以實(shí)現(xiàn)對感興趣的空域范圍覆蓋。根據(jù)天線陣元尺寸，可以計算得到3dB覆蓋角度范圍約為102°×102°（方位×俯仰）。上述角度范圍超出了雷達(dá)通常的空域范圍需求，因此通�？梢赃m當(dāng)?shù)脑龃蟀l(fā)射單元尺寸，以匹配覆蓋空域需求，同時可以增大天線增益，降低功率需求。

波束形成的天線方向圖驗證仿真步驟包括：目標(biāo)設(shè)置、波束形成方向設(shè)定、雷達(dá)信號處理、信號幅度統(tǒng)計。目標(biāo)設(shè)置中在相同距離、不同的俯仰方位設(shè)置仿真目標(biāo)；波束形成方向分別設(shè)定為天線法向、βe=15°與βa=20°方向兩種情況；雷達(dá)信號處理步驟如單點(diǎn)目標(biāo)處理；信號幅度統(tǒng)計通過統(tǒng)計不同仿真目標(biāo)波束形成后的信號幅度，得到在不同俯仰與方位方向波束形成器對應(yīng)的天線方向圖。圖4 Dechirp后信號實(shí)部與幅度譜

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]國內(nèi)外無人機(jī)蜂群研究現(xiàn)狀綜述[J]. 焦士俊,王冰切,劉劍豪,劉銳,周棟棟.  航天電子對抗. 2019(01)
[2]硅基77GHz汽車?yán)走_(dá)收發(fā)芯片研究綜述[J]. 潘東方,陳隆章,孫利國.  微電子學(xué). 2018(05)
[3]數(shù)字波束成形在車載毫米波雷達(dá)中的應(yīng)用[J]. 姜海濤,白杰.  佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(01)
[4]采用OFDM-LFM的MIMO雷達(dá)高速目標(biāo)波形設(shè)計[J]. 李升遠(yuǎn),張馨恬,唐世陽.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[5]MIMO雷達(dá)進(jìn)展及其應(yīng)用研究[J]. 強(qiáng)勇,張冠杰,李斌.  火控雷達(dá)技術(shù). 2010(01)
[6]無人機(jī)相關(guān)技術(shù)與發(fā)展趨勢[J]. 甄云卉,路平.  兵工自動化. 2009(01)

博士論文
[1]MIMO雷達(dá)信號處理技術(shù)及實(shí)現(xiàn)的研究[D]. 龐娜.北京理工大學(xué) 2015
[2]MIMO雷達(dá)的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 朱艷萍.南京理工大學(xué) 2013
[3]MIMO雷達(dá)正交波形設(shè)計及信號處理研究[D]. 劉波.電子科技大學(xué) 2008



本文編號：2931580