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摘要

本文提出了一种空间非均匀杂波环境下正交频分复用（OFDM）-LFM波形与接收滤波器的联合设计方法。与以往先求解最优谱，再优化波形参数逼近谱的间接方法不同，本文提出了一种基于迭代序列优化（ISO）的循环算法，该算法可以直接优化OFDMLFM波形的多组次啁啾持续时间，从而提高输出的SCNR。最后，数值算例验证了方法的有效性.仿真结果表明，该方法优化后的波形能够同时在空间方位域和频率域抑制杂波。与间接优化方法、只优化发射波形的方法和单组子啁啾持续时间优化方法相比，该方法具有更高的输出SCNR。

引言

近年来，波形设计已逐渐成为杂波抑制的有效手段之一。波形设计实质上是指对发射能量的重新分配，在杂波强的区域分配较少的能量，在杂波弱、目标强的区域分配较多的能量，达到抑制杂波的目的。

多输入多输出（MIMO）雷达近年来受到广泛关注[1]、[2]。与传统相控阵雷达相比，它可以通过不同的天线同时发射不同的波形，增加了波形的自由度。根据天线配置，MIMO雷达可以分为两种类型：统计MIMO雷达[3]和共址MIMO雷达[4]。前者可以克服目标的闪烁效应，提高目标定位精度，而后者具有上级的优越性空间分辨能力，有利于抑制空间方位上的杂波。基于抑制杂波的主要目的，本文重点研究了共址MIMO雷达的波形设计。

一个优秀的基本波形可以大大提高优化波形的性能，因此基本波形的选择在波形设计中起着重要的作用。虽然关于波形设计的研究已经很多，但大多数都集中在相位编码信号上。然而，相位编码信号的高多普勒灵敏度在雷达应用中，特别是在运动平台上，带来了很大的性能限制，因此并不被认为是理想的基本信号。虽然线性调频信号以其优异的性能在雷达系统中得到了广泛的应用，但它缺乏频率捷变能力。为了克服这个问题，将具有频率灵活性的正交频分复用（OFDM）调制引入到LFM波形中，形成OFDM-LFM波形[5]。由于OFDM和LFM的组合优势，OFDM-LFM波形广泛用于高分辨率成像的波形设计[6]、多径效应的缓解[7]和波形相关性能的改善[8]。因此，本文将OFDM-LFM波形作为抗杂波波形设计的基本波形。

根据[9]中的分析，可以通过优化发射波形的频谱形状来实现SCNR的改善。为此，文献[10]提出了一种优化多组子啁啾持续时间的OFDM-LFM波形设计方法，克服了单组优化方法[8]无法实现多组子载波的OFDM-LFM频谱整形的问题。本文将多组优化方法引入MIMO雷达中，并联合收割机接收滤波器的设计，建立了MIMO雷达的频域信号模型。为了解决非凸优化问题，与文献[10]中先优化频谱再逼近频谱的两步间接法不同，本文提出了一种直接优化发射波形和接收滤波器的循环算法（一步法），其中波形优化问题可分解为多个子问题的迭代求解。最后，数值算例验证了该方法的有效性.仿真结果表明，该方法优化后的波形能够同时在空间方位域和频率域抑制杂波。此外，与间接优化方法相比，只优化了发射波形和单组优化方法，具有较高的输出SCNR。

文章插图

结论

本文将多组次啁啾持续时间优化方法引入到MIMO OFDM-LFM波形设计中，并结合接收滤波器的设计。在优化发射波形时，本文提出了一种基于ISO的循环优化算法，该算法可以直接对OFDM-LFM波形的子啁啾持续时间进行优化。仿真结果表明，该方法能够对发射能量进行重新分配，在杂波功率较低的区域进行能量分配，在杂波功率较高的区域进行能量分配，从而在空间方位-频率域实现对杂波的抑制。与现有方法相比，该方法具有更高的输出信噪比。

仿真结果

完

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