高频地波雷达信号波形分析

根据雷达设计的一般原理,综合研究了雷达波形分析的一般概念、处理技术和主要结果;尤其对国家863计划海洋领域重大课题要求研制的高频地波雷达的特殊需要,深入研究了线性调频中断连续波（FMICW）的基本理论、波形参数和处理方法,使之成为高频地波雷达OSMAR2000信号波形设计的基础。     

高频地波雷达接收机研制

论述了调频中断连续波（FMICW）信号解调原理,分析了用于海洋环境监测、采用FMICW体制接收机的特点,给出了相控阵高频地波雷达多通道接收机的技术要求及设计要点,对工作在干扰和噪声特别大环境中的短波低频段接收机提出了应采取的抗干扰措施。现场实验表明,该多通道接收机在选择性、灵敏度和抗干扰性能方面达到了设计技术指标要求。     

高频地波雷达波形参数设计

根据线性调频中断连续波（FMICW）雷达原理,针对高频地波雷达探测海洋表面动力学要素的要求,给出了雷达信号数据采集与处理过程;分析了被压地波脉冲中断的雷达回波信号可以进行连续采样的原理;设计了无距离混迭和Doppler频率混迭的OSMAR2000雷达工作参数。该雷达主要技术指标为：距离分辨率2.5km,最大探测距离270km,时间分辨率13min,雷达工作比0.44,测量分辨率2－3cm/s。现场实验表明,雷达波形参数设计是正确的。     

高频地波雷达宽带收发开关

根据共站高频雷达的工作原理和PIN二极管的物理特性,研制了应用于高频地波雷达OSMAR2000的收发开关电路,实现一付相控阵天线收发共用,大大减少占地面积和投资。这种具有宽带特性的收发开关采用双时宽双极性脉冲控制,电路简洁,效率高,脉冲波形好,工作稳定可靠。     

基于短时傅立叶变换的高频地波雷达射频干扰抑制

提出了一种适合于高频地波雷达射频干扰滤除的方法,该方法基于短时傅立叶变换(STFT)的基本原理,针对单一频率的射频干扰在线性调频雷达中的特点,利用STFT在时频面上检测出射频干扰,通过时域滤波和建立AR模型产生预测数据滤除射频干扰的影响．经过实测数据的检验,信噪比提高了将近10dB,表明该方法能有效地解决线性调频雷达中射频干扰的抑制问题．     

高频地波雷达海洋回波数据采集及其处理

根据线性调频雷达技术雷达和Donald E.Barrick提出FM／CW雷达信号的处理方法,研究雷达数据采集系统的组成和领带处理板（TMS320C50和ADSP2181 DSP）的结构、工作原理,以及程序编写。同时分析了提取海洋表面距离的FFT（Cooley-Tukey)算法、数据结构。数据采集系统采用流水线工作方式,由DSP硬件和PC微机组成,应用C／C＋＋高级语言和汇编语言混合编程,实现了数据的实时采集及处理,满足了雷达系统工作要求。     

高频地波雷达海洋表面流测量误差分析

针对高频地波海态雷达测量精度问题,结合2005年8月浙江省东海海域得到的高频地波海洋表面状态监测雷达OSMAR2003的遥感测量数据,以及多普勒流速剖面测量仪的现场测量数据,通过误差分析理论对高频地波雷达海洋表面流测量精度以及误差来源做了分析.分析过程综合考虑了海流的运动特性,结果表明剖面流场的不均匀性分布及流场剖面结构的时间变化率是影响高频地波雷达径向流速测量误差的两个重要因素,通过去除其影响能有效提高测量精度.     

高频地波雷达宽波束海洋回波空间谱估计的MVM算法

论述了将最小方差法应用于高频无线电海洋探测中的一些处理方法和结果。在数值模拟的基础上,探讨了该方法提取海态参数的能力,对实测数据进行了处理和分析,将结果分别同由美国CODAR公司生产的SeaSonde雷达探测结果以及海洋监测船的现场测量结果进行了对比。验证了回波信噪比随方位角的分布同雷达天线阵有效视角的对应关系。     

高频地波雷达在线频谱监测数据采集处理系统

给出了一种基于软件无线电技术的数据采集处理系统的软硬件设计方案,它采用数字信号处理器(DSP)芯片ADSP21062开发出了一个用于高频地波雷达在线频谱监测仪的通用标准化硬件平台．实验证明,该系统能够进行高速实时数据采集与处理,可以正确显示频谱;并能对4个频段进行监测,以满足雷达对不同探测距离的选频要求．该频谱检测仪和雷达同时工作,能完全反映雷达工作时的干扰情况,突破了传统频谱监测仪“分时”工作的局限．     

高频地波雷达天线阵方向图的近场聚焦技术

详细分析了“聚集法”测量天线阵列方向图的理论依据和测量原理,提出利用“聚焦法”测量OSMAR2000天线阵列方向图的技术方案。理论计算和实测结果表明文中设计方案是可行性的。     

高频地波雷达频谱监测模块的硬件实现

给出了一种基于软件无线电技术的在线短波频谱监测模件的软硬件设计方案．采用窄带中频数字化接收机结构，一次变频、高中频带通欠采样方式，结合直接数字合成器(DDS)、高本振输入的混频和VXI总线等技术，实现了与雷达分时工作的在线频谱监测和独立频谱监测两种工作模式．描述了模件硬件的工作原理、主要信号的时序关系及具体的实现方法．试验表明，该模件运行可靠，为雷达工作频率的选取提供了依据．     

多通道多频高频地波雷达DDS数字信号源的设计

采用直接数字频率合成技术(DDS)产生多频高频地波雷达信号波形,使用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)设计多通道多频高频地波雷达DDS数字信号源,提出了运用FPGA芯片实现该信号源的一种方案.该方案的系统组成包括PC机软件、LXI接口电路、控制模块、多通道DDS系统和加法器.该信号源输出为四通道单频信号及四通道信号加权叠加合成的多频信号.系统输出频率为3～30 MHz,输出信号无杂散动态范围(SFDR)优于62 dB,输出信号相位噪声优于132 dB/Hz,实验结果可满足多频高频地波雷达发射和接收系统的要求.     

高频地波雷达天线阵列的自校正

针对高频地波雷达回波信号是一维信号的特点，构造了任意形状的三角形阵列，将理想情况下用于二维到达角估计的空时DOA矩阵法进行了推广，使其能适用于存在幅相误差的阵列．利用将推广的空时DOA矩阵法用于一维到达角估计时产生的冗余信息，构造方程组．通过解方程组得到天线阵列间幅度和相位误差，从而实现高频地波雷达通道的幅相自校正．对模拟数据与实测数据的处理结果均证实了本方法的有效性.     

基于脉间频率步进信号的高频地波雷达回波信号处理

针对高频地波雷达探测海面低速移动目标的要求，研究了脉间频率步进高频雷达接收系统的结构，给出了回波信号的采集方式，推导出了相应的数学解析式；分析了利用滑动时间窗方法和二次FFT算法提取目标信息的原理，给出了获得目标的距离谱和速度多普勒谱的方法。模拟结果表明，该信号采集方式和处理方法能够保证系统要求的距离和速度分辨率，提高回波的信噪比，并能准确获得目标的距离和速度信息。研究结果为脉间频率步进高频雷达的设计提供了依据。     

利用DDS器件设计高频雷达回波模拟器

基于双直接数字合成器Q2368芯片能实现任意波形的发生,采用单片机控制Q2368芯片,设计了PC机软件,使其通过串行通讯间接控制Q2368芯片产生各种波形,通过改变输出波形的时延与频率,模拟不同距离、不同速度的目标回波,代替实际目标检测雷达性能,节省了研制费用,缩短了雷达系统的研制周期。重点讨论了脉冲调制雷达和线性调频雷达的回波模拟器的设计与实施方案。     

高频地波雷达海洋表面矢量流合成

针对高频地波雷达双站系统利用两幅径向海流图合成矢量流前必须进行径向流插值的问题,提出了一种在极坐标系下的自然三次样条插值得到公共网格上径向流并合成矢量流的方法.该方法成功应用于高频地波雷达OSMAR2000,并在国内首次进行东海表面流实时监测,将合成矢量流结果与传统海流计作对比,二者十分吻合,流向的标准差<20°,流速的标准差＜10cm/s.     

基于DDS技术的雷达波形产生系统

基于直接数字频率合成（DDS）技术在带宽、频率转换速率、调频线性工、频率分辨率和稳定度等方面的优异性能，提出了采用直接数字频经合成芯片AD9854来设计雷达线性调频信号的一种方案，该方案用PC机控制雷达波形参数，频率转换时间最低可以达到10ns，输出频率范围4－10MHz，扫频带宽3－100kHz，扫描时间10－1000ms，输出线性调频信号无杂散动态范围（SFDR）优于70dB，经实验验证，该系统可以满足高频地波雷达发射和接收系统的要求。