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．     

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．     

高频地波雷达接收天线效率对回波信噪比的影响

针对高频地波雷达天线小型化过程中，天线效率降低使接收回波信噪比减小缺乏定量描述的问题。通过对高频频段外部大气噪声以及天线、传输线和接收机引入的内部噪声的分析，推导出了高频地波雷达接收天线效率与接收系统输出信噪比的关系式，并利用此关系式计算出了一定参数下不会降低雷达探测指标的效率范围．经过在以上效率范围内，使用低效率小型化接收天线实测的海洋回波谱，证实了其效率不影响雷达的探测指标．说明了本文得到的关系式的实用性，为高频地波雷达接收天线的小型化设计提供了理论依据．     

高频地波雷达LXI总线接口电路的设计

按照模块化和标准化的要求,设计了一种通用的LXI接口电路,它是以 ADSP-21062和DM9000A芯片为基础,利用大容量双口RAM作为LXI总线接口与功能电路之间高速数据传送的临时缓冲区,采取全双工的双向中断方式实现大数据包传送,满足基于LXI总线的高频地波雷达所有模件的接口要求.与其他传统总线相比,LXI总线充分利用了以太网的优势,实现远距离控制,同时可以减小系统尺寸,降低系统成本.测试结果表明,该接口电路工作正常可靠,传输速率达到12 Mb/s,满足高频地波雷达数据传输的要求.     

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。     

高频地波雷达提取海面散射特性的高分辨算法

基于波束定向理论 ,提出了提取高频地波雷达遥感海面散射特性的一种高分辨细分算法 .与 MUSIC算法相比 ,该算法数据处理的结果不仅含有海流的信息 ,还含有海浪的信息 .文中给出了计算机模拟结果 ,并针对雷达的工作体制 ,说明了具体工程的实施方法 .     

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。     

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。     

高频地波雷达的东海试验

“高频地波雷达海洋环境监测技术”是由武汉大学主持的国家“863”计划海洋领域的重大课题,本课题组研制了两套高频地波雷达OSMAR2000,并于1999年底,在浙江省舟山市朱家尖和宁波市象山分别建立了两个雷达实验站,进行了一年的现场自检试验和与传统海洋测量仪器的对比验证试验.试验结果表明,雷达探测海流和海风的距离达到200km,探测浪高的距离达到120km,系统整体性能达到国外同类雷达20世纪90年代后期先进水平.     

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VXI总线接口电路的设计

按照模块化和标准化的要求，提出用CPLD和双口RAM来实现一种通用的寄存器基VXI接口电路的设计方案，使之满足基于VXI总线高频地波雷达所有模件的接口要求．具体描述了该接口的设计方法、主要的逻辑及时序关系，采用有限状态机并利用VHDL语言和原理图输入的混合设计成功实现了“双向中断、全双工”的块数据传输方式．它具有通信速率高、灵活性好、调试方便等特点．实际运行表明，该接口电路工作正常可靠．     

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。     

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。     

宽波束高频地波雷达海面回波谱的数值模拟

根据高频无线电波海洋回波谱理论,结合高频地波雷达单站探测的实际应用,建立了一个适合于研究高频地波雷达信号处理的海面回波多普勒谱的数值模型,模型包含一阶峰、海流、二阶谱、硬目标回波、地形阻挡和噪声等成分,模型输出具备实测多普勒谱的典型特征,可用于检验高分辨率空间谱估计算法和海态参数的反演算法。     

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.     

采用便携式天线的近海海洋表面流探测

针对高频地波雷达天线阵通常十分庞大的问题，根据海洋回波理论，利用单个到达角海洋回波进行雷达通道幅度相位的自校准，应用适合便携式天线系统的信源估计方法，采用MUSIC(MUltiple Slgnal C1assification)算法反演海流信息，研究了交叉环／单极子天线在高频地波雷达近海海洋表面流探测中的应用，将探测结果与采用相控阵接收的高频地波雷达OSMAR2000的探测结果进行对比，径向流速平均偏差为1．3cm／s,说明近海海洋表面流探测采用便携式的小天线可取得与传统相控阵相同的效果.