现代信息化战争中,反辐射导弹是电子对抗中必不可少的硬摧毁武器,而其用于制导的被动雷达宽带数字接收机技术是关键核心技术。被动雷达宽带数字接收机面临当今复杂环境与复杂信号的挑战。本书围绕宽带数字接收机设计与实现中的相关问题,全面介绍采样技术、信道化技术、信号识别技术和PDW形成技术。全书分为6章,□□章主要介绍被动雷达宽带数字接收机的应用及面临的问题;第□章介绍常用的几种宽带数字接收机实现结构,同时介绍脉冲压缩和单比特接收机;第3章介绍接收机中的信号检测方法及频率、DOA等参数测量技术;第4章阐述脉内特征识别技术,脉内特征可增加PDW的参数维度,并结合第□、3章以及本章部分内容给出FPGA的设计实现实例,还介绍了针对基于深度学□□雷达信号脉内分类技术的初步成果;第5章介绍针对接收机采样信号的辐射源指纹分析技术,给出特定辐射源识别的方法;第6章介绍目前较为新颖的压缩采样数字接收机设计,讨论其参数测量的可能性,为被动雷达宽带数字接收机设计提供了新的思路。本书适合从事电子战等相关领域的工程技术人员,电子信息工程等相关专业高年级本科生、研究生等使用。
陈涛,博士,哈尔滨工程大学信息与通信工程学院教授、博士生导师。长期从事通信系统、雷达等方向的科研工作,先后主持和参与科研项目□0余项,
包括总装预研、总参预研、国防基础预研、领域基金、国家自然科学基金及各类横向项目。获得国防科学技术进步二等奖1项、三等奖3项;黑龙江省科学技术进步二等奖1项,科学技术发明三等奖1项。
□□章 绪论1
1.1 反辐射导弹简介1
1.1.1 美国反辐射导弹的发展□
1.1.□ 其他国家反辐射导弹的发展7
1.1.3 反辐射导弹武器未来的发展10
1.□ 被动雷达数字接收技术发展11
1.□.1 主要接收机形式1□
1.□.□ 宽带数字接收机16
1.3 宽带数字接收机在被动雷达中的作用□□
1.3.1 宽带数字接收机功能□□
1.3.□ 宽带数字接收机对系统灵敏度的影响□3
1.4 宽带数字接收机面临的复杂信号环境□6
1.4.1 复杂电磁环境□7
1.4.□ 雷达信号环境描述□8
1.4.3 宽带数字接收机面临的技术挑战□9
1.5 本章小结30
第□章 宽带数字接收机基础31
□.1 基础理论31
□.1.1 采样理论31
□.1.□ 信号的抽取与插值33
□.1.3 多相滤波器35
□.1.4 调制滤波器组36
□.1.5 信号的正交变换理论37
□.1.6 数字下变频38
□.1.7 宽带数字接收机设计的基本原理38
□.□ 基于STFT调制的宽带数字接收机设计40
□.□.1 基于短时傅里叶变换的数字接收机40
□.□.□ 基于多相滤波的短时傅里叶变换结构41
□.□.3 短时傅里叶变换接收机仿真44
□.3 基于多相滤波DFT调制的宽带数字接收机设计45
□.3.1 多相滤波DFT结构45
□.3.□ 滤波器设计48
□.3.3 信道化前后信噪比增益49
□.3.4 信道化结构仿真51
□.4 滑动FFT结构信道化宽带数字接收机53
□.5 加权叠加结构数字接收机55
□.5.1 加权叠加数字接收机原理55
□.5.□ 加权叠加结构数字接收机仿真56
□.6 复数多相滤波器组信道化接收机60
□.7 基于FRM结构的信道化接收机61
□.7.1 频率响应屏蔽技术61
□.7.□ 基于FRM的信道化结构6□
□.7.3 基于FRM结构的信道化接收机仿真65
□.7.4 基于复指数调制FRM的信道化结构67
□.8 非均匀数字信道化接收机设计7□
□.8.1 基于重构滤波器组的非均匀信道化接收机7□
□.8.□ 余弦调制结构接收机77
□.9 基于脉冲压缩的宽带数字接收机85
□.9.1 chirp变换85
□.9.□ 基于脉冲压缩的宽带数字接收机结构86
□.9.3 输入信号约束条件87
□.9.4 基于脉冲压缩的宽带数字接收机参数测量88
□.9.5 基于脉冲压缩的宽带数字接收机仿真实验89
□.10 单比特宽带数字接收机93
□.11 本章小结96
第3章 PDW形成98
3.1 信号检测技术98
3.1.1 静态阈值检测98
3.1.□ 动态阈值检测99
3.1.3 相关检测101
3.□ 脉冲到达时间与脉冲宽度估计103
3.3 频率测量104
3.3.1 相位差测频算法104
3.3.□ 过零检测106
3.3.3 DFT测频算法108
3.3.4 MUSIC测频110
3.3.5 差异接收机测频111
3.4 角度测量117
3.4.1 比幅法测向117
3.4.□ 干涉仪测量原理1□0
3.4.3 多基线测向1□□
3.4.4 虚拟基线测向1□3
3.4.5 立体基线测向1□4
3.4.6 旋转干涉仪测向1□6
3.4.7 □小二乘测向1□8
3.4.8 互谱宽带测向131
3.4.9 相位和差测角法134
3.4.10 MUSIC测向136
3.4.11 极化MUSIC测向137
3.5 基于FPGA的MUSIC测向实现143
3.5.1 总体设计143
3.5.□ 协方差生成145
3.5.3 特征值分解148
3.5.4 噪声子空间155
3.5.5 谱峰搜索156
3.5.6 硬件仿真结果分析159
3.6 本章小结161
第4章 脉内信号分析163
4.1 时频分析163
4.□ 脉内调制形式165
4.□.1 线性调频信号165
4.□.□ 非线性调频信号166
4.□.3 相位编码信号169
4.□.4 复合调制信号174
4.□.5 脉内调制信号经信道化后的仿真波形175
4.3 基于短时傅里叶变换的调频信号识别177
4.4 基于分数阶傅里叶变换的调频信号识别181
4.4.1 分数阶傅里叶变换原理181
4.4.□ 线性调频信号检测原理184
4.5 基于瞬时累加自相关的调相信号识别187
4.6 基于频谱复杂度的脉内调制信号识别190
4.6.1 雷达信号特征分析190
4.6.□ 基于频谱复杂度的雷达信号识别流程及仿真分析193
4.7 基于循环谱的调相信号识别198
4.7.1 循环自相关的基本原理198
4.7.□ PSK信号循环自相关检测原理及仿真分析198
4.8 复合调制信号识别□01
4.9 深度学习信号识别□07
4.9.1 深度学习简介□08
4.9.□ 基于深度学□□LPI雷达信号识别仿真□□8
4.10 宽带数字接收机FPGA实现实例□35
4.10.1 接收机主要芯片介绍□36
4.10.□ 基于多相滤波DFT调制的宽带数字接收机FPGA设计□43
4.10.3 信号检测与脉冲测量FPGA实现□50
4.10.4 脉内分析FPGA实现□59
4.11 本章小结□70
第5章 雷达辐射源无意调制特征提取与个体识别□71
5.1 概况□71
5.1.1 发展概况□71
5.1.□ 雷达信号无意调制特征的基本要求□7□
5.1.3 无意调制特征提取与个体识别方法概述□77
5.□ 经典实现方法□79
5.□.1 雷达常规PRI特征的提取与个体识别□79
5.□.□ 雷达载波频率偏移特征的提取与个体识别□81
5.□.3 雷达脉冲信号上升沿包络特征的提取与个体识别□8□
5.□.4 雷达信号相位噪声特征的提取与个体识别□9□
5.3 基于多域RF-DNA雷达辐射源的个体识别31□
5.3.1 时域RF-DNA特征提取31□
5.3.□ 频域RF-DNA特征提取314
5.3.3 时频域RF-DNA特征提取316
5.3.4 分形域RF-DNA特征提取319
5.3.5 构建多域RF-DNA3□1
5.3.6 基于支持向量机的雷达辐射源个体识别3□□
5.4 基于栈式稀疏自动编码器的雷达辐射源个体识别技术3□8
5.4.1 XGBoost分类器3□8
5.4.□ sSAE-XGBoost算法331
5.4.3 实验与分析33□
5.5 本章小结334
第6章 压缩采样宽带数字接收机336
6.1 引言336
6.□ 压缩采样理论337
6.□.1 压缩采样理论概述337
6.□.□ 信号的稀疏表示338
6.□.3 测量矩阵的设计338
6.□.4 稀疏信号的重构340
6.3 模拟信息转换器结构343
6.3.1 随机解调结构343
6.3.□ 多陪集采样344
6.3.3 调制宽带转换器345
6.4 MWC压缩采样宽带数字接收机设计350
6.5 基于MWC的多路压缩复用压缩接收机结构355
6.6 基于MWC离散压缩采样的信号检测技术357
6.6.1 基于单路压缩采样数据的能量检测算法358
6.6.□ 基于多路压缩采样数据能量混合叠加检测算法359
6.6.3 算法仿真和性能分析361
6.7 基于MWC离散压缩采样的信号测频技术363
6.7.1 复数信号载频估计方法363
6.7.□ 实数信号载频估计方法364
6.7.3 LFM压缩采样信号参数估计366
6.7.4 算法仿真与性能分析368
6.8 基于MWC离散压缩采样的信号识别技术370
6.8.1 MWC压缩采样信号脉内调制特征分析370
6.8.□ MWC压缩采样信号脉内调制识别方法373
6.8.3 单路MWC压缩采样信号的识别流程375
6.8.4 多路混合叠加压缩采样信号识别377
6.8.5 算法仿真与性能分析377
6.9 基于MWC压缩采样均匀线阵的CF与DOA联合估计381
6.9.1 基于原型MWC压缩采样均匀线阵的CF与DOA联合估计381
6.9.□ 双路MWC压缩采样均匀线阵的CF和DOA联合估计385
6.9.3 单路MWC压缩采样均匀线阵的CF和DOA联合估计389
6.9.4 双重压缩均匀线阵结构的CF和DOA联合估计39□
6.10 基于多相结构的MWC数字接收机结构395
6.10.1 MWC数字接收机的FPGA实现395
6.10.□ 基于多相结构的MWC数字接收机推导397
6.11 本章小结400
参考文献401