摘要：在对MIMO雷达的基本原理进行概述的基础上，重点分析了MIMO雷达设计时所涉及的主要关键技术，对关键技术实现的途径及常用方法进行了讨论和分析，最后提出了还需进一步研究的方向和主要内容。

　　关键词：MIMO雷达；波形设计；虚拟阵列；天线布阵

　　中图分类号：TN951?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）23?0001?03

　　PrincipleofMIMOsystemradarandanalysisofitskeytechnology

　　GAOJian?ping

　　（Unit92932ofPLA，Zhanjiang524016，China）

　　Abstract：BasedonoverviewofthebasicprincipleofMIMOradar，themainkeytechnologiesinvolvedintheradardesignareanalyzed.Theapproachandcommonmethodstorealizethekeytechnologiesarediscussed.Atlast，thedirectionandmaincontentsinthefurtherresearcharegiveninthispaper.

　　Keywords：MIMOradar；waveformdesign；dummyarray；antennaembattle

　　0引言

　　MIMO（多输入多输出）技术主要应用于通信系统。近年来，人们逐渐将该技术引入到雷达发展的研究当中。由于采用多个发射通道、多个接收通道，其目标探测能力、弱信号检测能力、速度分辨率方面都由于传统雷达。这使得它在目标的跟踪、参数估计、目标识别、成像等相关领域有非常好的发展前景。

　　1基本原理

　　MIMO雷达与传统雷达设计的主要区别在于发射阵列和接收阵列不同。下面对其主要原理进行论述。

　　发射阵列在方位或俯仰方向都有[M]个数字收发单元，在空间每个子阵都在控制下，使信号相互正交，无法相干叠加成高增益的窄波束，相反，却形成低增益的宽波束，这样波束主瓣增益减小[M]倍，目标处的功率为传统相控阵模式的[1M。]

　　MIMO雷达发射阵列在空间生成模式如图1所示。

　　同样，MIMO雷达接收时，也是宽波束接收，[N]个接收子阵接收[M]个发射子阵发射的叠加正交信号。为使信号匹配，需在每个接收子阵后接[M]个匹配滤波器。因此，[N]个接收阵列共有[N×M]个匹配滤波器，每个滤波器分别匹配于一个正交的发射波形，就可以恢复出由单个发射阵发射的信号，合成后在接收端形成等效发射波束，从而得到完整的回波信号。由于各发射和接收单元的数量、位置是已知的，在对匹配滤波器输出的信号进行移相相加，便可以在一个或多个方向上形成联合接收波束，用于后续目标检测和跟踪。

　　MIMO雷达接收原理如图2所示。

　　图1MIMO雷达发射阵列模式图

　　2关键技术分析

　　2.1发射信号设计和波形优化

　　2.1.1发射信号设计

　　对于正交的发射信号，主要有三种：正交频分复用线性调频信号、正交多相编码信号、正交多频编码信号。

　　（1）正交频分复用线性调频信号

　　该信号突出特点是通过匹配滤波器可以起到脉冲压缩的作用，而且匹配滤波对回波信号的多普勒频率不敏感。每个子载波通过不同通道发射，每个信号占用不同的频带，通过接收系统信号处理，可以得到宽带效果，获得高分辨率，如式（1）所示：[si（t）=rect（t）expj2πfit+12μt2，i=1，2，，M]（1）

　　式中：[rect（t）=1Te，][t≤Te2，][Te]为发射脉冲宽度；[fi=f0+cif]为第[i]个发射天线的发射载频，[f]为频率间隔，且[Tef=1，][f0]为中心载频，[ci∈][0，±1，±2，，±M2]为发射信号频率编码；[μ]为线性跳频信号的调频斜率。

　　图2MIMO雷达接收阵列模式图

　　（2）正交相位编码信号

　　其特点是易于实现数字化处理，信号一般具有优良的自相关性能；与线性调频脉冲压缩信号相比，不存在距离?多普勒耦合问题；而且具有良好的抗干扰性能。

　　[si（n）=ejφi（n），n=1，2，，N，i=1，2，，M]（2）

　　式中：[φi（n）（0≤φi（n）≤2π）]为第[i]个信号的第[n]个子脉冲的加载相位常数。

　　（3）正交多频编码信号

　　同正交多相编码信号相似，各脉冲串信号子脉冲载频规则地或随机地跳变，只要跳变量足够大，就可以使各子脉冲频谱互不重叠，从而使各发射信号自相关函数的旁瓣大大降低。

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