超宽带雷达理论与技术PDF电子书下载

第1章 超宽带技术的发展和应用 1

1.1超宽带信号的概念 1

1.2超宽带技术的特点 2

1.3超宽带技术的历史和发展 4

1.4超宽带技术的应用 6

1.4.1超宽带定位技术 6

1.4.2超宽带探地雷达 9

1.4.3超宽带合成孔径雷达 12

1.4.4超宽带技术的其他应用 15

参考文献 17

第2章 超宽带冲激雷达理论基础 20

2.1超宽带雷达与窄带雷达的区别 20

2.2超宽带冲激雷达系统的基本结构 22

2.3超宽带收发天线的简化模型 26

2.4超宽带雷达性能研究 28

2.4.1超宽带雷达方程 28

2.4.2超宽带接收机噪声功率分析 30

2.4.3超宽带雷达距离模糊函数的研究 32

2.3.4方位分辨率的分析 34

2.4.5时钟抖动对超宽带性能的影响分析 36

2.4.6距离估计的误差下界 37

参考文献 38

第3章 超宽带雷达发射信号的理论研究 41

3.1超宽带脉冲信号形式 41

3.1.1常见的超宽带脉冲信号形式 41

3.1.2高斯微分次数和信号频谱特性的关系研究 47

3.1.3脉宽因子和信号频谱特性的关系研究 49

3.2脉冲重复间隔的设计 51

3.3脉冲序列的调制方案研究 53

3.3.1超宽带脉冲序列调制方法及性能研究 54

3.3.2分组PN码的研究 63

参考文献 64

第4章 超宽带信号的传播特性研究 66

4.1超宽带传播环境分析 66

4.1.1大尺度路径损耗及其影响的研究 67

4.1.2超宽带室内多径传播环境分析 70

4.2超宽带信号的室内多径模型 72

4.2.1修正后的S-V信道模型 73

4.2.2超宽带信号传播的确定性模型 75

4.3超宽带信道仿真 75

4.3.1仿真步骤 75

4.3.2仿真结果 76

4.4用Hurst指数进行超宽带信道描述的初探 78

4.4.1白噪声经过超宽带信道后的统计特性研究 78

4.4.2超宽带传播信道的统计自相似性分析 81

4.4.3 Hurst指数的经典估计算法 82

4.4.4基于小波包变换的Hurst指数估计算法研究 84

参考文献 86

第5章 超宽带雷达回波模型、目标检测及信号处理方法 88

5.1超宽带穿墙雷达回波建模 88

5.1.1理想低速运动目标对信号的影响研究 89

5.1.2多散射中心的影响分析 91

5.1.3墙体对信号的影响研究 92

5.1.4天线对超宽带信号的影响分析 92

5.1.5超宽带雷达回波模型的建立 93

5.2回波接收和动目标的检测算法研究 94

5.2.1基于脉冲偏移检测的动目标检测算法研究 95

5.2.2基于回波强度变化的低速运动目标检测算法研究 100

5.3超宽带目标检测理论以及时延估计算法的研究 102

5.3.1超宽带目标检测建模 103

5.3.2超宽带雷达检测算法和时延估计算法研究 104

5.3.3超宽带雷达检测性能研究 107

5.4超宽带雷达定位算法研究 111

5.4.1超宽带穿墙雷达的定位原理 112

5.4.2利用查找表技术的超宽带雷达快速定位算法研究 116

5.4.3定位结果和分析 121

5.4.4超宽带雷达定位性能分析 123

5.5基于小波变换的超宽带雷达信号处理算法研究 125

5.5.1小波变换基本知识 126

5.5.2连续小波变换在超宽带雷达信号处理中的应用研究 131

5.5.3基于离散小波变换的超宽带雷达回波去噪算法研究 135

5.5.4基于极小化极大估计准则的阈值策略研究 138

5.5.5小波算法的Matlab仿真与分析 147

5.5.6小波实施策略研究 153

参考文献 156

第6章 超宽带天线的理论与设计 160

6.1超宽带天线概述 160

6.2常见的超宽带天线 162

6.2.1对数周期天线 162

6.2.2等角螺旋天线 164

6.2.3 TEM喇叭天线 166

6.2.4 Vivaldi天线 169

6.2.5双锥天线及其变形 170

6.3几种超宽带天线性能的比较与选择 171

6.3.1几种超宽带天线的性能比较 171

6.3.2超宽带穿墙雷达天线的选择 172

6.4平面螺旋天线的理论与设计 175

6.4.1平面螺旋天线的基本理论 175

6.4.2平面螺旋天线辐射器仿真与优化设计 181

6.4.3反射腔的设计 183

6.4.4平面螺旋天线馈电线的阻抗匹配 186

6.4.5平面等角螺旋天线系统的仿真结果 192

6.5阿基米德平面螺旋天线的原理与设计 195

6.5.1阿基米德平面螺旋天线原理 195

6.5.2阿基米德平面螺旋天线的设计 197

6.5.3阿基米德平面螺旋天线的测试结果 200

6.6超宽带TEM喇叭天线的原理与设计 202

6.6.1 TEM喇叭天线与平面螺旋天线的比较 202

6.6.2 TEM喇叭天线的原理概述 204

6.6.3小张角TEM喇叭的理论模型 204

6.6.4 TEM喇叭天线的高低频性能的改善及馈电方法 206

6.6.5恒阻抗TEM喇叭天线的设计及仿真结果 208

6.6.6加脊TEM喇叭天线的仿真设计 212

6.7球形和锥形加载单极子天线 215

6.7.1球形和锥形加载单极子天线简介 215

6.7.2球形和锥形加载单极子天线理论分析 216

6.7.3球形和锥形加载单极子天线数值计算与实测结果 220

参考文献 225

第7章 超宽带雷达发射技术 228

7.1几种宽带信号产生技术 229

7.1.1冲激脉冲（窄脉冲）产生技术 229

7.1.2脉冲步进频信号合成源 245

7.1.3线性与非线性调频源 252

7.2固态功率放大合成技术 263

7.3超宽带雷达发射机调制理论与技术 265

7.3.1 UWB系统与其他系统间的相互干扰及影响 265

7.3.2时间间隔调制理论 269

7.3.3时间间隔调制信号功率谱分析 272

7.3.4不同调制编码功率谱的仿真 275

参考文献 279

第8章 外差式超宽带雷达接收机技术 282

8.1超宽带雷达接收机概述 282

8.1.1宽带、超宽带雷达接收机的几种形式 283

8.1.2外差式超宽带雷达接收机的特点和性能参数 284

8.2外差式超宽带接收机系统的设计 288

8.2.1系统设计的总体考虑 288

8.2.2模拟接收机系统分析与参数计算 291

8.2.3模拟接收机各级电路增益分配与噪声分配 299

8.2.4接收机本振源合成技术 302

8.2.5外差式超宽带接收机的仿真设计与半实物测试平台 308

8.3外差式超宽带接收机相位校准技术 319

8.3.1外差式超宽带接收机相位校准方法 319

8.3.2接收机幅相校准方案及实现技术 322

8.4外差式超宽带接收机本振源优化设计及研制结果 327

8.4.1基于DDS的超宽带本振源的优化组合与仿真 327

8.4.2外差式超宽带接收机测试结果 331

参考文献 332

第9章 冲激脉冲雷达时域接收机技术 333

9.1冲激脉冲雷达时域接收机概述 333

9.1.1冲激脉冲雷达时域接收机的分析 333

9.1.2冲激脉冲雷达时域接收机的体系结构 337

9.2超宽带接收前端低噪放电路的分析和优化设计 340

9.2.1超宽带接收前端低噪声放大器的主要技术指标 340

9.2.2宽带低噪声放大器的基本结构 344

9.2.3超宽带低噪声放大器的分析和优化设计 346

9.2.4超宽带低噪声放大器的调测结果 363

9.3超宽带微波低通滤波器的设计 366

9.3.1微波低通滤波器的主要技术指标及结构形式 366

9.3.2微波低通滤波器的设计 368

9.3.3一种小型PBG单元型式的微带低通滤波器 370

9.4超宽带微波功分器的设计 373

9.4.1超宽带微波功分器结构 373

9.4.2超宽带微波功分器的优化设计 376

9.5超高速采样电路分析 378

9.5.1超高速采样电路组成及等效采样原理分析 378

9.5.2取样频率的分析 383

9.5.3采样门管参数对取样头性能影响的分析 384

9.5.4降低采样噪声的研究 385

9.5.5采样过程的幅度起伏和频率的波动分析 389

9.6采样门电路的设计与实现 389

9.6.1采样门电路的仿真研究 391

9.6.2采样门触发脉冲电路的研究 394

9.6.3采样门电路的设计与具体实现 395

参考文献 399

第10章 超宽带雷达精确定时及定时抖动校正技术 401

10.1精确定时技术 401

10.2精确定时技术实现方法 403

10.2.1斜波比较法 404

10.2.2可编程延时法 405

10.3高精度、大范围时间延时的实现 406

10.3.1级联延时法 407

10.3.2循环延时法 407

10.4 ECL调理电路 410

10.5超宽带系统专用集成电路PulsON 413

10.6定时抖动对超宽带系统的影响 416

10.7减小定时抖动对超宽带系统影响的方法 421

10.7.1平均值法减小定时抖动的影响 421

10.7.2通过窄脉冲信号的波形函数减小定时抖动的影响 423

10.7.3相关模板函数修正法减小定时抖动的影响 424

参考文献 426

第11章 超宽带雷达信号的实时处理技术 428

11.1实时信号处理的硬件体系框架 428

11.2穿墙雷达实时信号处理关键技术 431

11.2.1数字信号处理芯片的选择 431

11.2.2 DSP芯片的特性 431

11.2.3 EPGA的选择 433

11.2.4系统构建与设计 435

11.2.5低功耗设计 439

11.3 DSP软件设计 443

11.4 DSP的处理流程和实时处理的改进 446

11.4.1 DSP的处理流程 446

11.4.2基于DSPLIB的DSP运算量估算 449

11.4.3 DSP实时处理算法的改进 453

参考文献 456

第12章 超宽带穿墙雷达系统研究 457

12.1本书内容简要回顾 457

12.2超宽带穿墙雷达系统实现方案 458

12.3超宽带穿墙成像雷达天线型式及指标 460

12.4穿墙成像雷达发射系统方案及指标 461

12.5穿墙成像雷达时域接收方案及实现的指标 462

12.6穿墙成像雷达同步控制与精确定时系统 463

12.7穿墙成像雷达信号处理方案及实现的系统指标 464

参考文献 465