基于LFM的雷达通信一体化波形设计与处理.pdf
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着技术的发展,作战平台上需装备越来越多的电子设备,这些设备不仅增大了
平台的体积和能耗,还存在相互干扰和资源浪费等问题,大大降低了平台的作战效
能。雷达通信一体化被认为是解决上述问题的有效手段,其中雷达和通信波形的一体
化是核心,受到研究人员的广泛关注。在线性调频(LinearFrequencyModulation,
LFM)信号上调制通信信息是形成一体化波形的常用方法,然而随机的通信信息通
常会影响一体化波形的雷达性能。因此,本文开展了基于LFM的雷达通信一体化波
形设计与处理方面的研究,主要工作如下:
1)分析了雷达和通信系统之间的差异性和相似性,介绍一体化波形的常用性能
指标。分析了多进制相移键控(MultiplePhaseShiftKeying,MPSK)调制的LFM信
号的频谱扩展和模糊函数。结果表明,调制符号数的增加会使一体化波形的频谱扩展
越来越严重,且随机的通信信息会影响波形的时延模糊函数,使其峰值旁瓣比性能出
现较大波动,从而影响雷达对弱目标的检测能力。
2)提出了基于坐标下降的一体化波形优化方法。首先定量分析LFM-MPSK信
号的能量泄露,揭示了脉内两端不调制能有效改善波形的能量泄露。针对修改后的
LFM-MPSK信号峰值旁瓣比较高以及自由度浪费的问题,提出基于坐标下降的一体
化波形优化方法。仿真结果表明,所提方法可以有效降低一体化波形的峰值旁瓣比,
且不增加波形的能量泄露。
3)针对一体化波形在不同脉冲调制不同通信信息导致的距离旁瓣调制问题,提
出基于信噪比增益损失约束的滤波器设计方法。首先介绍传统的滤波器设计方法并
分析其不足之处。然后建立了基于信噪比增益损失约束的滤波器优化模型,推导其
KKT条件,并采用二分法求解滤波器系数。仿真结果表明,相比传统滤波器设计方
法,所提方法在信噪比增益损失相近的情况下,显著改善了脉间滤波输出一致性,有
效缓解了距离旁瓣调制问题,且具有更低的距离旁瓣水平。
关键词:雷达通信一体化;LFM;波形设计;滤波器设计;距离旁瓣调制
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Withthedevelopmentoftechnology,combatplatformsneedtobeequippedwithmore
andmoreelectronicdevices.Thesedevicesnotonlyincreasethesizeandenergy
consumptionoftheplatform,butalsobringproblemssuchasmutualinterferenceandwaste
ofresources,whichgreatlyreducetheeffectivenessoftheplatform.Theintegrationofradar
andcommunicationisconsideredtobeaneffectivemeanstosolvetheaboveproblems,
amongwhichtheintegrationofradarandcommunicationwaveformisthecore,whichhas
attractedextensiveattentionofresearchers.Modulatingcommunicationinformationona
linearfrequencymodulation(LFM)signalisacommonmethodtoformanintegrated
waveform.However,randomcommunicationinformationusuallyaffectstheradar
performanceoftheinte