組成
噪聲雷達組成套用
偽碼調相與正弦調頻複合調製連續波雷達
偽隨機碼連續波(PRC-CW)雷達是噪聲雷達的一種數字實現方式，採用該體制的雷達具有抗雜波能力強、無近距離盲區、距離分辨力和精度高等一系列優點。但是與其它連續波(CW)雷達一樣，PRC-CW雷達也存在著近距離目標干擾現象，偽隨機二相編碼連續波體制雷達雖然具有較大的距離回響主副瓣比，但對於近距離的強幹擾仍然不能保證消除距離副瓣的影響。因此，該體制雷達在用於地面活動目標偵查時，存在近區地物雜波和近區目標干擾的情況下，對遠區目標的觀察顯得無能為力。為了抑制近區目標干擾，有效地措施是對發射載波進行正弦調製，即採用偽隨機碼調相、正弦調頻複合調製技術的連續波雷達。本文對此複合體制雷達的關鍵技術進行了較為深入的研究。本文分析了m序列相位編碼連續波雷達信號的性能和正弦調頻信號特徵，然後重點研究了偽隨機碼調相與正弦調頻複合調製信號。給出了複合體制雷達的系統框圖，分析了雷達的工作原理。最後著重分析了回波信號的相關積累過程，並在研究結果的基礎上，根據擴頻通信中相關解擴的原理，提出了一種複合調製連續波雷達改進信號處理方案。
噪聲調頻雷達系統噪聲源
偽隨機碼調相與正弦調頻複合調製連續波雷達具有良好的戰術性能，也具有良好的實用性和可行性隨機信號雷達是一種以微波噪聲作為其發射信號的雷達。與傳統雷達相比，隨機信號雷達不僅具有優良的測距、測速能力，還同時具有優異的LPI和EMC性能可以同時滿足軍用和民用領域的特殊要求。其中噪聲調頻雷達系統不僅具有單調的、快速下降的距離截止特性，而且其優良的抗干擾性能和對近距離目標的測距精度較高，也是其它體制雷達所不能比擬的。本文首先研究了噪聲調頻雷達的工作原理，然後在數學上分析了噪聲調頻雷達系統信號處理過程。該系統採用的是頻譜比較法，其平均模糊函式是理想“圖釘”型的，它根據回波信號與發射漏信號混頻後的頻譜寬度隨距離增加而變寬的原理進行測距。為此，在信號處理的結果得到距離上具有尖銳截止特性的關係曲線，因此具有很強的抗干擾能力。在噪聲雷達系統中，無論是使用哪種實現方法，都需要一個微波噪聲發射源。噪聲雷達系統中微波噪聲源性能的優劣是非常重要的。只有保證了微波噪聲源的性能要求，才能進一步實現噪聲雷達中的信號處理。所以本文著重對微波噪聲源進行了理論分析和硬體製作。然後根據理論分析，研究和製作噪聲調製器，對實現噪聲調製器的各個部分進行仿真並搭建電路，在硬體上產生近似“白噪聲”的視頻噪聲。通過軟體對壓控振盪器進行設計和仿真，用噪聲調製器產生的視頻噪聲去電調壓控振盪器，最後進行系統的集成和聯調，產生滿足要求的微波噪聲源。。
X、Ku波段寬頻低噪聲雷達跳頻源
頻率合成器是電子系統的心臟，是決定電子系統性能的關鍵設備，在我們的生活中扮演著重要的角色。隨著現代軍事、國防及無線通信事業的發展，移動通信、雷達、制導武器、電子測量儀器和電子對抗等電子系統對頻率合成器提出了越來越高的要求。世界各國都非常重視頻率合成器的研究與套用，低相位噪聲、高純頻譜、高速捷變和高輸出頻段的頻率合成器已經成為頻率合成發展的主要趨勢。本課題來源於成都賽英科技公司與國營第七八六廠合作項目：X、Ku波段寬頻低噪聲雷達跳頻源。課題要求輸出頻段較高，相位噪聲較低(-95dBc/Hz@lKHz)，且在寬頻內實現跳頻。根據頻率合成理論，單環等簡單的頻率合成無法滿足課題的要求。最終，課題採用了PLL+混頻等綜合頻率合成技術。採用兩個鎖相環，一是數字環，實現主要的跳頻功能；二是產生超低相位噪聲的本振信號環，與數字環信號進行上混頻實現所需頻段，這樣降低了數字環的倍頻次數，減小相位噪聲惡化，達到低噪聲的效果。另外，數字環和模擬環同時跳頻，覆蓋整個寬頻。本文首先介紹了頻率合成的發展歷史及其最重要的指標：相位噪聲，然後介紹了鎖相環頻率合成技術的基本理論以及在具體系統設計中應該注意的問題。接下來詳細敘述了本課題所採用的方案，各模組功能的實現，環路濾波器的設計方法及實際設計中遇到的困難，最後給出了系統的最終測試結果及改進措施。
混沌在時變參數保密通信及雷達波形設計研究
隨著混沌的深入研究，混沌日益廣泛地套用到各個領域中。本文將研究混沌在保密通信和雷達信號套用這兩個方面的一些問題。混沌同步保密通信，本意是利用混沌系統的掩蔽性達到保密目的。但出現的種種針對混沌系統的破密方法，如：廣義同步法、相圖或變形相圖法、參數自適應估計算法、不動點密鑰攻擊法，使混沌系統的保密性形同虛設。為了補救，學術界提出了種種辦法對其保密性進行加強。但混沌同步保密通信存在著保密性和魯棒性難以兼顧的矛盾，單純提高任一方面都是不可取的，混沌同步保密通信的研究一度陷入舉步為艱的局面。學術界廣泛關注的差分混沌鍵控(DCSK)保密通信方式保密性也不高。要使混沌同步保密通信具有實用性，必須同時考慮到保密性和魯棒性這兩個方面。針對這些問題，本文作了以下研究工作。1．本文提出了時變參數、連續時變參數的的混沌同步保密通信方法。此二方法都具有極高的保密性，特別是連續時變參數混沌同步通信方法，理論上是難以破譯的，文中對此作了證明，理論上難以存在可以對其有效攻擊的方法，實際中目前的攻擊方法都對其無效。同時，此二方法未對魯棒性造成負面影響，兼具魯棒性。因此，混沌通信通信保密性得到了很大提升，並且兼具魯棒性，保密性和魯棒性矛盾這個問題得到了解決。2．從理論上對時變參數、連續時變參數同步方法進行了研究，在理論上為其鋪墊，滿足理論上的需求，並進一步用理論為其實踐發展作指導。目前對混沌同步的證明，要么給出必要條件，要么給出全局的充分條件，較缺乏能夠確定混沌同步的演化開始及演化過程中變數取值範圍的充分條件，文中對這種充分條件做了大量研究。這種混沌同步充分條件，基於實用化考慮，使其同步充分條件儘量寬鬆。對於參數變化的混沌同步系統，其演化規律和演化狀態的研究，文中做了大量工作。3．時變參數混沌同步通信方法，同步方式與一般固定參數混沌同步不同，需要一些算法對其工作進行支持，特別是時變參數同步算法，系統才能工作，本文對這些算法做了大量開發工作，並對其進行了仿真及檢驗，證實其正常工作。4．檢驗了時變參數、連續時變參數的混沌同步保密通信系統，一方面，確認其具有極高的保密性，並證明了連續時變參數方法的保密性，達到了理論上難以破譯的程度，因此，難以存在可以對其有效攻擊的方法，目前的混沌攻擊方法都對其無效。另一方面，此方法沒有對通信系統魯棒性造成負面影響，系統仍然有好的魯棒性。文中給出了時變參數、連續時變參數的混沌同步保密通信系統的一些實現方案。至此，採用此方法，混沌同步保密通信的保密性和魯棒性問題得到較好的解決，推動了混沌保密通信的實用化進程。混沌也日益廣泛地套用於雷達方面。脈衝壓縮雷達體制，由於兼顧作用距離和距離分辨力，同時具有一定的多譜勒分辨力，而受到廣泛套用。噪聲雷達類似於脈衝壓縮雷達，同樣兼顧作用距離和距離分辨力，具有優良的距離模糊壓縮特性，並且有一定的反偵測、抗干擾能力，而受到學術界廣泛關注。由於混沌序列的偽隨機性，大量文獻嘗試把混沌序列作為噪聲源，套用於噪聲雷達中。大多數混沌序列作為噪聲源，其自相關函式類似6函式，互相關函式接近為0，似乎是較理想的噪聲源。但混沌系統畢竟是具有確定性的系統，大多數混沌序列內部存在很強的結構性，在某些調製方式下，其內部結構性會顯露出來，導致得到的雷達信號相關特性變得很差，隨之而來的是模糊函式性能也變得很差。混沌噪聲源在各種雷達調製下，表現出性能不穩定，這阻礙了混沌在雷達的套用。噪聲信號是隨機的，沒有內部結構，噪聲信號不存在這個問題，但與噪聲相比，混沌信號具有優秀的可控性和易於產生和使用等諸多優勢，人們希望能夠保持混沌信號的優點，克服其缺點，以便套用到噪聲雷達。本文在這方面作了以下工作。1．分析了混沌和噪聲的特點，指出混沌系統的內部結構性是造成這種現象的原因，其內部結構性與某些雷達調製方式相結合，會使調製後的雷達信號性能大幅下降。要克服這個缺點，需要減弱混沌系統的結構性，或選擇內部結構性弱的混沌系統。2．通過與噪聲比較，提出了弱結構性的概念。用MSPL混沌系統進行了驗證。MSPL系統是一種混沌系統，但可以調整其參數尼逐步過渡為噪聲，當其參數k在一定範圍內取值，MSPL系統是具有弱結構性的混沌系統。文中證實了具有弱結構性的混沌序列，可以經受各種雷達調製，其調製後的雷達信號保持好且穩定的相關特性及模糊函式特性，並且具有混沌序列可控，易產生和使用的優點，其綜合性能優於普通混沌序列和噪聲序列，可以很好地作為噪聲源運用於噪聲雷達
