《超寬頻雷達理論與技術》是2010年國防工業出版社出版的圖書，作者是費元春。本書可作為超寬頻雷達、通信、電子對抗、儀器儀表等專業的研究生教材，也可作為從事超寬頻技術相關專業的科技人員參考用書。
基本介紹
- 書名：超寬頻雷達理論與技術
- 作者：費元春
- ISBN：9787118068078
- 出版社：國防工業出版社
內容簡介,作品目錄,作品影響,版本信息,
內容簡介
超寬頻雷達以其高距離解析度、低截獲率、強抗干擾性、反隱身目標與對地對牆穿透力等獨特優勢在軍事和民用領域備受關注。本書比較全面系統地論述了超寬頻雷達的理論體系和工程實現的關鍵技術。理論上重點闡明了寬頻信號傳播的特點與時頻分析方法、非頻變天線機理、不同常規脈衝雷達的雷達距離方程、模糊函式、信號形式與調製理論、回波信號模型及定位分析處理方法等方面的內容；技術上深入研究了超寬頻雷達天線的分析仿真與最佳化設計、窄脈衝產生與放大技術、多通道超外差接收機及相位校準方法、時域接收機原理與設計、皮秒級高精度定時系統和時域信號處理等方面的內容。
作品目錄
第1章 超寬頻技術的發展和套用……1
1.1 超寬頻信號的概念……1
1.2 超寬頻技術的特點……2
1.3 超寬頻技術的歷史和發展……4
1.4 超寬頻技術的套用……6
1.4.1 超寬頻定位技術……6
1.4.2 超寬頻探地雷達……9
1.4.3 超寬頻合成孔徑雷達……12
1.4.4 超寬頻技術的其他套用……15
參考文獻……17
第2章 超寬頻衝激雷達理論基礎……20
2.1 超寬頻雷達與窄帶雷達的區別……20
2.2 超寬頻衝激雷達系統的基本結構……22
2.3 超寬頻收發天線的簡化模型……26
2.4 超寬頻雷達性能研究……28
2.4.1 超寬頻雷達方程……28
2.4.2 超寬頻接收機噪聲功率分析……30
2.4.3 超寬頻雷達距離模糊函式的研究……32
2.3.4 方位解析度的分析……34
2.4.5 時鐘抖動對超寬頻性能的影響分析……36
2.4.6 距離估計的誤差下界……37
參考文獻……38
第3章 超寬頻雷達發射信號的理論研究……41
3.1 超寬頻脈衝信號形式……41
3.1.1 常見的超寬頻脈衝信號形式……41
3.1.2 高斯微分次數和信號頻譜特性的關係研究……47
3.1.3 脈寬因子和信號頻譜特性的關係研究……49
3.2 脈衝重複間隔的設計……51
3.3 脈衝序列的調製方案研究……53
3.3.1 超寬頻脈衝序列調製方法及性能研究……54
3.3.2 分組pn碼的研究……63
參考文獻……64
第4章 超寬頻信號的傳播特性研究……66
4.1 超寬頻傳播環境分析……66
4.1.1 大尺度路徑損耗及其影響的研究……67
4.1.2 超寬頻室內多徑傳播環境分析……70
4.2 超寬頻信號的室內多徑模型……72
4.2.1 修正後的s-v信道模型……73
4.2.2 超寬頻信號傳播的確定性模型……75
4.3 超寬頻信道仿真……75
4.3.1 仿真步驟……75
4.3.2 仿真結果……76
4.4 用hurst指數進行超寬頻信道描述的初探……78
4.4.1 白噪聲經過超寬頻信道後的統計特性研究……78
4.4.2 超寬頻傳播信道的統計自相似性分析……81
4.4.3 hurst指數的經典估計算法……82
4.4.4 基於小波包變換的hurst指數估計算法研究……84
參考文獻……86
第5章 超寬頻雷達回波模型、目標檢測及信號處理方法……88
5.1 超寬頻穿牆雷達回波建模……88
5.1.1 理想低速運動目標對信號的影響研究……89
5.1.2 多散射中心的影響分析……91
5.1.3 牆體對信號的影響研究……92
5.1.4 天線對超寬頻信號的影響分析……92
5.1.5 超寬頻雷達回波模型的建立……93
5.2 回波接收和動目標的檢測算法研究……94
5.2.1 基於脈衝偏移檢測的動目標檢測算法研究……95
5.2.2 基於回波強度變化的低速運動目標檢測算法研究……100
5.3 超寬頻目標檢測理論以及時延估計算法的研究……102
5.3.1 超寬頻目標檢測建模……103
5.3.2 超寬頻雷達檢測算法和時延估計算法研究……104
5.3.3 超寬頻雷達檢測性能研究……107
5.4 超寬頻雷達定位算法研究……111
5.4.1 超寬頻穿牆雷達的定位原理……112
5.4.2 利用查找表技術的超寬頻雷達快速定位算法研究……116
5.4.3 定位結果和分析……121
5.4.4 超寬頻雷達定位性能分析……123
5.5 基於小波變換的超寬頻雷達信號處理算法研究……125
5.5.1 小波變換基本知識……126
5.5.2 連續小波變換在超寬頻雷達信號處理中的套用研究……131
5.5.3 基於離散小波變換的超寬頻雷達回波去噪算法研究……135
5.5.4 基於極小化極大估計準則的閾值策略研究……138
5.5.5 小波算法的matlab仿真與分析……147
5.5.6 小波實施策略研究……153
參考文獻……156
第6章 超寬頻天線的理論與設計……160
6.1 超寬頻天線概述……160
6.2 常見的超寬頻天線……162
6.2.1 對數周期天線……162
6.2.2 等角螺旋天線……164
6.2.3 tEm喇叭天線……166
6.2.4 vivaldi天線……169
6.2.5 雙錐天線及其變形……170
6.3 幾種超寬頻天線性能的比較與選擇……171
6.3.1 幾種超寬頻天線的性能比較……171
6.3.2 超寬頻穿牆雷達天線的選擇……172
6.4 平面螺旋天線的理論與設計……175
6.4.1 平面螺旋天線的基本理論……175
6.4.2 平面螺旋天線輻射器仿真與最佳化設計……181
6.4.3 反射腔的設計……183
6.4.4 平面螺旋天線饋電線的阻抗匹配……186
6.4.5 平面等角螺旋天線系統的仿真結果……192
6.5 阿基米德平面螺旋天線的原理與設計……195
6.5.1 阿基米德平面螺旋天線原理……195
6.5.2 阿基米德平面螺旋天線的設計……197
6.5.3 阿基米德平面螺旋天線的測試結果……200
6.6 超寬頻tEm喇叭天線的原理與設計……202
6.6.1 tEm喇叭天線與平面螺旋天線的比較……202
6.6.2 tEm喇叭天線的原理概述……204
6.6.3 小張角tEm喇叭的理論模型……204
6.6.4 tEm喇叭天線的高低頻性能的改善及饋電方法……206
6.6.5 恆阻抗tEm喇叭天線的設計及仿真結果……208
6.6.6 加脊tEm喇叭天線的仿真設計……212
6.7 球形和錐形載入單極子天線……215
6.7.1 球形和錐形載入單極子天線簡介……215
6.7.2 球形和錐形載入單極子天線理論分析……216
6.7.3 球形和錐形載入單極子天線數值計算與實測結果……220
參考文獻……225
第7章 超寬頻雷達發射技術……228
7.1 幾種寬頻信號產生技術……229
7.1.1 衝激脈衝(窄脈衝)產生技術……229
7.1.2 脈衝步進頻信號合成源……245
7.1.3 線性與非線性調頻源……252
7.2 固態功率放大合成技術……263
7.3 超寬頻雷達發射機調製理論與技術……265
7.3.1 uwb系統與其他系統間的相互干擾及影響……265
7.3.2 時間間隔調製理論……269
7.3.3 時間間隔調製信號功率譜分析……272
7.3.4 不同調製編碼功率譜的仿真……275
參考文獻……279
第8章 外差式超寬頻雷達接收機技術……282
8.1 超寬頻雷達接收機概述……282
8.1.1 寬頻、超寬頻雷達接收機的幾種形式……283
8.1.2 外差式超寬頻雷達接收機的特點和性能參數……284
8.2 外差式超寬頻接收機系統的設計……288
8.2.1 系統設計的總體考慮……288
8.2.2 模擬接收機系統分析與參數計算……291
8.2.3 模擬接收機各級電路增益分配與噪聲分配……299
8.2.4 接收機本振源合成技術……302
8.2.5 外差式超寬頻接收機的仿真設計與半實物測試平台……308
8.3 外差式超寬頻接收機相位校準技術……319
8.3.1 外差式超寬頻接收機相位校準方法……319
8.3.2 接收機幅相校準方案及實現技術……322
8.4 外差式超寬頻接收機本振源最佳化設計及研製結果……327
8.4.1 基於dds的超寬頻本振源的最佳化組合與仿真……327
8.4.2 外差式超寬頻接收機測試結果……331
參考文獻……332
第9章 衝激脈衝雷達時域接收機技術……333
9.1 衝激脈衝雷達時域接收機概述……333
9.1.1 衝激脈衝雷達時域接收機的分析……333
9.1.2 衝激脈衝雷達時域接收機的體系結構……337
9.2 超寬頻接收前端低噪放電路的分析和最佳化設計……340
9.2.1 超寬頻接收前端低噪聲放大器的主要技術指標……340
9.2.2 寬頻低噪聲放大器的基本結構……344
9.2.3 超寬頻低噪聲放大器的分析和最佳化設計……346
9.2.4 超寬頻低噪聲放大器的調測結果……363
9.3 超寬頻微波低通濾波器的設計……366
9.3.1 微波低通濾波器的主要技術指標及結構形式……366
9.3.2 微波低通濾波器的設計……368
9.3.3 一種小型pbg單元型式的微帶低通濾波器……370
9.4 超寬頻微波功分器的設計……373
9.4.1 超寬頻微波功分器結構……373
9.4.2 超寬頻微波功分器的最佳化設計……376
9.5 超高速採樣電路分析……378
9.5.1 超高速採樣電路組成及等效採樣原理分析……378
9.5.2 取樣頻率的分析……383
9.5.3 採樣門管參數對取樣頭性能影響的分析……384
9.5.4 降低採樣噪聲的研究……385
9.5.5 採樣過程的幅度起伏和頻率的波動分析……389
9.6 採樣門電路的設計與實現……389
9.6.1 採樣門電路的仿真研究……391
9.6.2 採樣門觸發脈衝電路的研究……394
9.6.3 採樣門電路的設計與具體實現……395
參考文獻……399
第10章 超寬頻雷達精確定時及定時抖動校正技術……401
10.1 精確定時技術……401
10.2 精確定時技術實現方法……403
10.2.1 斜波比較法……404
10.2.2 可程式延時法……405
10.3 高精度、大範圍時間延時的實現……406
10.3.1 級聯延時法……407
10.3.2 循環延時法……407
10.4 Ecl調理電路……410
10.5 超寬頻系統專用積體電路pulson……413
10.6 定時抖動對超寬頻系統的影響……416
10.7 減小定時抖動對超寬頻系統影響的方法……421
10.7.1 平均值法減小定時抖動的影響……421
10.7.2 通過窄脈衝信號的波形函式減小定時抖動的影響……423
10.7.3 相關模板函式修正法減小定時抖動的影響……424
參考文獻……426
第11章 超寬頻雷達信號的實時處理技術……428
11.1 實時信號處理的硬體體系框架……428
11.2 穿牆雷達實時信號處理關鍵技術……431
11.2.1 數位訊號處理晶片的選擇……431
11.2.2 dsp晶片的特性……431
11.2.3 fpga的選擇……433
11.2.4 系統構建與設計……435
11.2.5 低功耗設計……439
11.3 dsp軟體設計……443
11.4 dsp的處理流程和實時處理的改進……446
11.4.1 dsp的處理流程……446
11.4.2 基於dsplib的dsp運算量估算……449
11.4.3 dsp實時處理算法的改進……453
參考文獻……456
第12章 超寬頻穿牆雷達系統研究……457
12.1 本書內容簡要回顧……457
12.2 超寬頻穿牆雷達系統實現方案……458
12.3 超寬頻穿牆成像雷達天線型式及指標……460
12.4 穿牆成像雷達發射系統方案及指標……461
12.5 穿牆成像雷達時域接收方案及實現的指標……462
12.6 穿牆成像雷達同步控制與精確定時系統……463
12.7 穿牆成像雷達信號處理方案及實現的系統指標……464
參考文獻……465
1.1 超寬頻信號的概念……1
1.2 超寬頻技術的特點……2
1.3 超寬頻技術的歷史和發展……4
1.4 超寬頻技術的套用……6
1.4.1 超寬頻定位技術……6
1.4.2 超寬頻探地雷達……9
1.4.3 超寬頻合成孔徑雷達……12
1.4.4 超寬頻技術的其他套用……15
參考文獻……17
第2章 超寬頻衝激雷達理論基礎……20
2.1 超寬頻雷達與窄帶雷達的區別……20
2.2 超寬頻衝激雷達系統的基本結構……22
2.3 超寬頻收發天線的簡化模型……26
2.4 超寬頻雷達性能研究……28
2.4.1 超寬頻雷達方程……28
2.4.2 超寬頻接收機噪聲功率分析……30
2.4.3 超寬頻雷達距離模糊函式的研究……32
2.3.4 方位解析度的分析……34
2.4.5 時鐘抖動對超寬頻性能的影響分析……36
2.4.6 距離估計的誤差下界……37
參考文獻……38
第3章 超寬頻雷達發射信號的理論研究……41
3.1 超寬頻脈衝信號形式……41
3.1.1 常見的超寬頻脈衝信號形式……41
3.1.2 高斯微分次數和信號頻譜特性的關係研究……47
3.1.3 脈寬因子和信號頻譜特性的關係研究……49
3.2 脈衝重複間隔的設計……51
3.3 脈衝序列的調製方案研究……53
3.3.1 超寬頻脈衝序列調製方法及性能研究……54
3.3.2 分組pn碼的研究……63
參考文獻……64
第4章 超寬頻信號的傳播特性研究……66
4.1 超寬頻傳播環境分析……66
4.1.1 大尺度路徑損耗及其影響的研究……67
4.1.2 超寬頻室內多徑傳播環境分析……70
4.2 超寬頻信號的室內多徑模型……72
4.2.1 修正後的s-v信道模型……73
4.2.2 超寬頻信號傳播的確定性模型……75
4.3 超寬頻信道仿真……75
4.3.1 仿真步驟……75
4.3.2 仿真結果……76
4.4 用hurst指數進行超寬頻信道描述的初探……78
4.4.1 白噪聲經過超寬頻信道後的統計特性研究……78
4.4.2 超寬頻傳播信道的統計自相似性分析……81
4.4.3 hurst指數的經典估計算法……82
4.4.4 基於小波包變換的hurst指數估計算法研究……84
參考文獻……86
第5章 超寬頻雷達回波模型、目標檢測及信號處理方法……88
5.1 超寬頻穿牆雷達回波建模……88
5.1.1 理想低速運動目標對信號的影響研究……89
5.1.2 多散射中心的影響分析……91
5.1.3 牆體對信號的影響研究……92
5.1.4 天線對超寬頻信號的影響分析……92
5.1.5 超寬頻雷達回波模型的建立……93
5.2 回波接收和動目標的檢測算法研究……94
5.2.1 基於脈衝偏移檢測的動目標檢測算法研究……95
5.2.2 基於回波強度變化的低速運動目標檢測算法研究……100
5.3 超寬頻目標檢測理論以及時延估計算法的研究……102
5.3.1 超寬頻目標檢測建模……103
5.3.2 超寬頻雷達檢測算法和時延估計算法研究……104
5.3.3 超寬頻雷達檢測性能研究……107
5.4 超寬頻雷達定位算法研究……111
5.4.1 超寬頻穿牆雷達的定位原理……112
5.4.2 利用查找表技術的超寬頻雷達快速定位算法研究……116
5.4.3 定位結果和分析……121
5.4.4 超寬頻雷達定位性能分析……123
5.5 基於小波變換的超寬頻雷達信號處理算法研究……125
5.5.1 小波變換基本知識……126
5.5.2 連續小波變換在超寬頻雷達信號處理中的套用研究……131
5.5.3 基於離散小波變換的超寬頻雷達回波去噪算法研究……135
5.5.4 基於極小化極大估計準則的閾值策略研究……138
5.5.5 小波算法的matlab仿真與分析……147
5.5.6 小波實施策略研究……153
參考文獻……156
第6章 超寬頻天線的理論與設計……160
6.1 超寬頻天線概述……160
6.2 常見的超寬頻天線……162
6.2.1 對數周期天線……162
6.2.2 等角螺旋天線……164
6.2.3 tEm喇叭天線……166
6.2.4 vivaldi天線……169
6.2.5 雙錐天線及其變形……170
6.3 幾種超寬頻天線性能的比較與選擇……171
6.3.1 幾種超寬頻天線的性能比較……171
6.3.2 超寬頻穿牆雷達天線的選擇……172
6.4 平面螺旋天線的理論與設計……175
6.4.1 平面螺旋天線的基本理論……175
6.4.2 平面螺旋天線輻射器仿真與最佳化設計……181
6.4.3 反射腔的設計……183
6.4.4 平面螺旋天線饋電線的阻抗匹配……186
6.4.5 平面等角螺旋天線系統的仿真結果……192
6.5 阿基米德平面螺旋天線的原理與設計……195
6.5.1 阿基米德平面螺旋天線原理……195
6.5.2 阿基米德平面螺旋天線的設計……197
6.5.3 阿基米德平面螺旋天線的測試結果……200
6.6 超寬頻tEm喇叭天線的原理與設計……202
6.6.1 tEm喇叭天線與平面螺旋天線的比較……202
6.6.2 tEm喇叭天線的原理概述……204
6.6.3 小張角tEm喇叭的理論模型……204
6.6.4 tEm喇叭天線的高低頻性能的改善及饋電方法……206
6.6.5 恆阻抗tEm喇叭天線的設計及仿真結果……208
6.6.6 加脊tEm喇叭天線的仿真設計……212
6.7 球形和錐形載入單極子天線……215
6.7.1 球形和錐形載入單極子天線簡介……215
6.7.2 球形和錐形載入單極子天線理論分析……216
6.7.3 球形和錐形載入單極子天線數值計算與實測結果……220
參考文獻……225
第7章 超寬頻雷達發射技術……228
7.1 幾種寬頻信號產生技術……229
7.1.1 衝激脈衝(窄脈衝)產生技術……229
7.1.2 脈衝步進頻信號合成源……245
7.1.3 線性與非線性調頻源……252
7.2 固態功率放大合成技術……263
7.3 超寬頻雷達發射機調製理論與技術……265
7.3.1 uwb系統與其他系統間的相互干擾及影響……265
7.3.2 時間間隔調製理論……269
7.3.3 時間間隔調製信號功率譜分析……272
7.3.4 不同調製編碼功率譜的仿真……275
參考文獻……279
第8章 外差式超寬頻雷達接收機技術……282
8.1 超寬頻雷達接收機概述……282
8.1.1 寬頻、超寬頻雷達接收機的幾種形式……283
8.1.2 外差式超寬頻雷達接收機的特點和性能參數……284
8.2 外差式超寬頻接收機系統的設計……288
8.2.1 系統設計的總體考慮……288
8.2.2 模擬接收機系統分析與參數計算……291
8.2.3 模擬接收機各級電路增益分配與噪聲分配……299
8.2.4 接收機本振源合成技術……302
8.2.5 外差式超寬頻接收機的仿真設計與半實物測試平台……308
8.3 外差式超寬頻接收機相位校準技術……319
8.3.1 外差式超寬頻接收機相位校準方法……319
8.3.2 接收機幅相校準方案及實現技術……322
8.4 外差式超寬頻接收機本振源最佳化設計及研製結果……327
8.4.1 基於dds的超寬頻本振源的最佳化組合與仿真……327
8.4.2 外差式超寬頻接收機測試結果……331
參考文獻……332
第9章 衝激脈衝雷達時域接收機技術……333
9.1 衝激脈衝雷達時域接收機概述……333
9.1.1 衝激脈衝雷達時域接收機的分析……333
9.1.2 衝激脈衝雷達時域接收機的體系結構……337
9.2 超寬頻接收前端低噪放電路的分析和最佳化設計……340
9.2.1 超寬頻接收前端低噪聲放大器的主要技術指標……340
9.2.2 寬頻低噪聲放大器的基本結構……344
9.2.3 超寬頻低噪聲放大器的分析和最佳化設計……346
9.2.4 超寬頻低噪聲放大器的調測結果……363
9.3 超寬頻微波低通濾波器的設計……366
9.3.1 微波低通濾波器的主要技術指標及結構形式……366
9.3.2 微波低通濾波器的設計……368
9.3.3 一種小型pbg單元型式的微帶低通濾波器……370
9.4 超寬頻微波功分器的設計……373
9.4.1 超寬頻微波功分器結構……373
9.4.2 超寬頻微波功分器的最佳化設計……376
9.5 超高速採樣電路分析……378
9.5.1 超高速採樣電路組成及等效採樣原理分析……378
9.5.2 取樣頻率的分析……383
9.5.3 採樣門管參數對取樣頭性能影響的分析……384
9.5.4 降低採樣噪聲的研究……385
9.5.5 採樣過程的幅度起伏和頻率的波動分析……389
9.6 採樣門電路的設計與實現……389
9.6.1 採樣門電路的仿真研究……391
9.6.2 採樣門觸發脈衝電路的研究……394
9.6.3 採樣門電路的設計與具體實現……395
參考文獻……399
第10章 超寬頻雷達精確定時及定時抖動校正技術……401
10.1 精確定時技術……401
10.2 精確定時技術實現方法……403
10.2.1 斜波比較法……404
10.2.2 可程式延時法……405
10.3 高精度、大範圍時間延時的實現……406
10.3.1 級聯延時法……407
10.3.2 循環延時法……407
10.4 Ecl調理電路……410
10.5 超寬頻系統專用積體電路pulson……413
10.6 定時抖動對超寬頻系統的影響……416
10.7 減小定時抖動對超寬頻系統影響的方法……421
10.7.1 平均值法減小定時抖動的影響……421
10.7.2 通過窄脈衝信號的波形函式減小定時抖動的影響……423
10.7.3 相關模板函式修正法減小定時抖動的影響……424
參考文獻……426
第11章 超寬頻雷達信號的實時處理技術……428
11.1 實時信號處理的硬體體系框架……428
11.2 穿牆雷達實時信號處理關鍵技術……431
11.2.1 數位訊號處理晶片的選擇……431
11.2.2 dsp晶片的特性……431
11.2.3 fpga的選擇……433
11.2.4 系統構建與設計……435
11.2.5 低功耗設計……439
11.3 dsp軟體設計……443
11.4 dsp的處理流程和實時處理的改進……446
11.4.1 dsp的處理流程……446
11.4.2 基於dsplib的dsp運算量估算……449
11.4.3 dsp實時處理算法的改進……453
參考文獻……456
第12章 超寬頻穿牆雷達系統研究……457
12.1 本書內容簡要回顧……457
12.2 超寬頻穿牆雷達系統實現方案……458
12.3 超寬頻穿牆成像雷達天線型式及指標……460
12.4 穿牆成像雷達發射系統方案及指標……461
12.5 穿牆成像雷達時域接收方案及實現的指標……462
12.6 穿牆成像雷達同步控制與精確定時系統……463
12.7 穿牆成像雷達信號處理方案及實現的系統指標……464
參考文獻……465
作品影響
該作品獲得第三屆“三個一百”原創出版工程科學技術類作品獎。
版本信息
作 者：費元春 著出 版 社：國防工業出版社ISBN：9787118068078出版時間：2010-08-01版 次：1頁 數：469裝 幀：精裝開 本：32開所屬分類：圖書 > 科技 > 電子與通信
