SAR以脉冲重复间隔(PRI)为时间间隔依次发送信号,通过收集并处理每个PRI的回波绘制出地面的雷达图像。最初研究合成孔径雷达(SAR)的目的是为了获得高分辨率图像。 超宽带(UWB)信号也可作为雷达发射脉冲用于生成目标区域的SAR图像,从而显著提高图像的分辨率。UWB技术具有两大优势:良好的穿透能力和高分辨率目标检测。 作为商业通信中常用的调制方案:正交频分复用(OFDM),在雷达波形方面也有着巨大的潜力。OFDM信号由若干个正交子载波组成,每个子载波占据信号带宽的一部分,并且在每个传输通道上同时发射。 相关技术的进步有助于提高采样率,允许生成UWB-OFDM波形,从而产生能够实现高分辨率成像的信号。虽然在数字通信领域OFDM技术已经得到了精心的研究和商业化,但在雷达科学界,除了一些努力,OFDM还没有得到广泛的研究。 d. 对于相同的架构,更容易实现实时传输大量数据; 作为一种常用的遥感应用,SAR可以利用目标和雷达平台之间的相对运动,通过发射宽带波形来获取方位域的高分辨率图像,但目前的单天线SAR还不支持一些遥感功能,例如同时实现高分辨率和宽幅成像。 多输入多输出(MIMO)SAR不仅可以解决这些问题,还在传统SAR上做了进一步改进,主要包括以下两个方面: 1. 增加单个目标的多个视角从而提高可识别性,获得更高的扫描带宽增加方位角分辨率或者降低PRF; 2. 由于MIMO系统的自由度较大,因此可以在多个接收器处通过对多个波形同时进行相干处理来增强分辨率。 使用不同天线的正交信号进行传输是MIMO结构中常用的一种方法,因为这样为分离发射到接收机的目标信号和反射信号提供了可能。其中,按照表1中所示的规则可以确保信号正交,这种方法的关键就是对接收机中明确包含传输波形的雷达信号建立一个模型。 在相同的距离分辨率下,为了降低共享带宽中发射脉冲之间的互相关性,需要使用表1中所示的序列生成N个子载波的OFDM频域样本向量。 OFDM信号的频谱如图1所示,其中主瓣的宽度取决于脉冲的持续时间。在OFDM信号的数字实现过程中,脉冲持续时间与副载波的数量相关,副载波数目越多,脉冲持续时间越长。 图1 OFDM信号频谱 如图2所示,首先扩展表1所示的数字频域向量和随机整数发生器的调制符号,然后利用快速傅里叶反变换(IFFT)得到离散时域OFDM信号,最后利用汉宁窗使旁瓣最小化。其中,QPSK的调制阶数(M)为4。
UWB-OFDM信号的生成涉及到以下几种参数:OFDM子载波数N=256,采样时间间隔=1ns,从而基带带宽B=500MHz。频域和时域的UWB-OFDM波形分别如图3和图4所示。 我们可以看到Hanning窗口合理地最小化了旁瓣,这反过来又改善了时域OFDM波形的自相关函数(ACF)和互相关函数(CCF),分别如图5和图6所示。 原文始发于微信公众号(雷达通信电子战):射频易商城