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伪随机编码超宽带雷达是一种新颖的编码体制雷达,它以伪随机编码信号作为雷达发射信号,具有穿透能力强和距离向分辨率高等超宽带雷达的优点。伪随机编码信号是一种大时间带宽积的超宽带信号,相对于传统冲激脉冲的超宽带信号,独特的自相关特性使其具有抗干扰能力强、截获率低等优点;同时,通常以较小峰值功率的伪随机编码信号作为雷达发射信号,适合应用于射频开关切换的多发多收雷达系统。单发单收超宽带雷达能探测目标的距离向信息,但方位向信息非常差;虽然采取合成孔径方法能获得目标的方位向信息,但这种方法存在平台运动的不确定性、信息难以实时融合处理等不足。多发多收超宽带雷达一方面可以探测到目标的距离向和方位向等多维信息,另一方面可以增强观测目标的距离向信息,还能对探测到的信息进行实时融合处理。伪随机编码超宽带多发多收雷达结合了伪随机编码信号和多发多收超宽带雷达的优点,在地质勘测、生命救援、穿墙目标跟踪等多种军用和民用领域,伪随机编码多发多收超宽带雷达都具有重要的应用价值。本文对伪随机编码超宽带雷达技术进行了研究,解决了伪随机编码信号的产生、超宽带雷达回波信号的接收存储、伪随机编码信号的实时处理等一系列关键技术问题,并成功地研制了一款基于射频开关切换的伪随机编码体制多发多收超宽带雷达样机。在国内首次把伪随机编码信号应用于多发多收超宽带雷达系统,填补了我国在伪随机编码体制多发多收超宽带雷达技术上的空白。 本研究主要内容包括:⑴研制了伪随机编码体制的多发多收超宽带雷达系统,在国内首次把伪随机编码信号应用于多发多收超宽带雷达系统。提出一种基于射频开关切换的多发多收超宽带雷达技术,由于射频开关输入峰值功率有限而通常发射峰值功率较小的伪随机编码信号,所以该方法非常适合于伪随机编码雷达的发射切换和接收切换。多发多收雷达系统的最大通道能实现四发十六收,并得到了初步的实验结果,验证了雷达系统的可行性。⑵研究了伪随机编码序列的基本特性和产生方法,通过对比分析得到了适用于雷达系统的伪随机编码信号类型。基于Matlab对伪随机编码雷达发射信号进行了数值仿真,仿真分析得到了适合于天线发射的信号形式,为雷达系统的设计提供定性和定量参考。⑶研究了伪随机编码超宽带雷达发射信号的产生技术,基于FPGA和高速DAC芯片产生了多种不同形式的伪随机编码超宽带信号,满足实际雷达系统发射信号的需求。针对高速DAC多个数据端口并行送数模式,提出一种高效、节省储存空间的DAC采样数据流存储方式;同时,为了满足数据流存储条件,提出一种在码元间插零的伪随机编码超宽带信号产生方式。⑷研究了高速超宽带信号的回波采集技术,基于FPGA和ADC芯片,通过混合采样方法实现了高速超宽带信号的采样接收。针对双倍数据速率DDR的ADC芯片与延时芯片结合将会产生半周期不确定性问题,提出一种同步时钟半周期不确定性的校准方法。针对双倍数据速率DDR的ADC采样数据速率比FPGA系统工作时钟速率高一倍而造成数据存储复杂的问题,提出一种快速的DDR采样数据存储方法。⑸研究了基于FPGA内嵌DSP硬核进行实时脉冲压缩技术。通过硬件描述语言Verilog并结合流水线思想在硬件层面实现了回波的实时脉冲压缩,在伪随机编码体制雷达中得到了很好的应用。提出一种采样和脉冲压缩并行的乒乓采样技术,在雷达工作在高扫描率下,仍然能实现回波信号的实时脉冲压缩。