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雷达回波模拟技术是雷达技术研究中的一个重要环节。压缩感知理论与技术在雷达中的应用是近年来雷达技术发展的一个重要方向。将回波模拟技术与压缩感知技术结合起来开展研究工作是本论文工作的重点。论文围绕着回波模拟系统的架构设计、高速运动目标ISAR回波特性研究和压缩感知非相关测量技术研究及基于回波模拟系统的非相关测量实验系统等方面展开工作,实现了基于PC+FPGA+D/A为核心单元的回波模拟系统架构方案,结合高速运动目标的回波特性研究,设计了基于匹配滤波体制的高速运动目标ISAR射频回波模拟系统和基于去斜体制的高速运动目标ISAR回波模拟系统。通过对压缩感知技术的实用化设计研究,对一种压缩感知非相关测量框架进行了数字化电路设计和模拟电路设计,并结合回波模拟系统构建了压缩感知非相关测量电路的实验系统,同时提出了一种基于非相关测量框架的雷达回波数据压缩方法。通过对仿真和实测数据的处理,验证了雷达回波模拟软、硬件设计的正确性。
论文的主要贡献包括以下三个方面:
(1)提出并实现了一种基于PC+FPGA+D/A构架的雷达中频回波模拟器实现方案。该方案可根据应用需求方便地扩展,或随着计算机平台的更新而升级。经过对实际模拟回波的采样和处理,得到了与Matlab软件仿真一致的处理结果。
(2)针对高速弹道导弹的ISAR射频回波模拟,提出并实现了一种基于PC+FPGA+D/A+射频电路构架的方案。建立了弹道导弹雷达回波信号模型,开发了相应的FPGA程序及上位机程序,并进行了回波模拟实验,通过对实际射频模拟回波的接收处理,得到了与软件仿真一致的成像结果。对该系统的实时性进行测试的结果表明模拟信号源可以满足一定的实时性要求。
(3)提出并实现了一种基于FPGA+模拟乘法器构架的压缩感知非相关测量AIC数字化设计和模拟电路方案,开展了雷达回波的降采样测试及信号恢复处理,得到了与Matlab/Simulink仿真一致的结果,验证了AIC设计的正确性。