超宽带混沌雷达信号的产生及处理

摘 要
混沌信号是一类具有确定性的类随机信号。超宽带混沌信号作为雷达波形具有良好的距离、速度分辨力，低截获概率和高抗干扰性。本文考虑到超宽带雷达系统研制的实际需要，对超宽带雷达系统中信号的产生、发射与接收技术、信号处理三个方面进行了研究和探讨。首先，在对超宽带混沌信号的产生方法进行了研究，设计出了一种基于Colpitts振荡器的三级级联超宽带混沌信号产生电路，PSpice软件仿真结果表明该电路不仅结构简单、易于实现，而且所产生的超宽带混沌信号频谱平坦宽阔；接着对此UWB混沌信号的频谱、相关特性和模糊特性进行了仿真和分析，结果表明此电路产生的超宽带混沌信号具有良好的测距、测速和ECCM性能。然后，在发射与接收技术方面，重点研究了收发天线，即研究了线性双锥天线和对数周期天线的性能；在此基础上，对超宽带信号的低噪声放大进行了设计和分析，并通过ADS软件对设计出的放大器进行了仿真。最后，在信号处理方面，研究了离散和量化后的超宽带混沌信号，结果证实了离散和量化后的混沌信号具有良好的自相关性能。

关键词：超宽带混沌信号 雷达 天线 低噪放大 信号分析 相关处理
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2超宽带雷达的分类和特点 2
1.3本文的主要工作及内容安排 3
第2 章 超宽带混沌信号的产生 5
2.1超宽带信号 5
2.2宽带混沌及其在雷达中的应用 5
2.3超宽带混沌信号的产生 6
2.3.1 Colpitts振荡式混沌信号产生电路 7
2.3.2 基于Colpitts振荡电路的超宽带混沌信号产生 10
2.3.2.1驱动响应原理 11
2.3.2.2两级非线性耦合型 Colpitts振荡混沌电路 11
2.3.2.3三级级联 Colpitts振荡超宽带混沌信号产生电路 14
2.4 超宽带混沌信号分析 16
2.4.1 超宽带混沌信号的相关函数 16
2.4.1.1 混沌信号的相关函数 16
2.4.1.2 超宽带混沌信号相关特性分析 17
2.4.2 超宽带混沌信号的模糊特性分析 18
2.4.2.1 混沌信号的模糊函数 18
2.4.2.2 超宽带混沌信号的模糊特性分析 19
第3章 超宽带信号的发射和接收 22
3.1 概述 22
3.1.1 超宽带天线的分类 22
3.1.2 对超宽带天线的要求 22
3.2 天线的基本参数 23
3.2.1天线的输入阻抗 23
3.2.2阻抗带宽 23
3.2.3天线带宽 24
3.2.4方向性系数和增益 24
3.3 双锥天线和对数周期天线 24
3.3.1双锥天线 25
3.3.1.1双锥天线中的主模式及特性阻抗 26
3.3.1.2双锥天线中的电特性 27
3.3.1.3对双锥天线的改进 27
3.3.1.4双锥天线的时域和频域特性 28
3.3.2对数周期天线 29
3.3.2.1对数周期天线的结构特点 29
3.3.2.2对数周期天线的工作模式 31
3.3.2.3对数周期天线的电特性 31
3.3.2.3对数周期天线的时域频域特性 32
第4章 超宽带信号的低噪声放大 33
4.1 超宽带低噪声放大器的性能 33
4.1.1 增益 34
4.1.2 工作频率和带宽 35
4.1.3 输入、输出反射系数（VSWR） 35
4.1.4 噪声系数 36
4.1.5 稳定性 37
4.2 超宽带低噪声放大器的设计 37
4.2.1 方案选择 37
4.2.2 偏置电路的选择 39
4.2.3 稳定性的措施 40
4.2.4 匹配电路设计 42
4.2.5 电路仿真曲线 42
第五章 超宽带混沌信号的处理 45
5.1 混沌信号处理基本理论 45
5.1.1 混沌信号的量化 45
5.1.2 混沌的相关处理 47
5.1.3 雷达信号的匹配处理 48
5.2 超宽带混沌信号的处理 49
5.2.1幅度量化及处理 50
5.2.2时间量化及处理 50
6 总结 52
致谢 54
参考文献 55