多相编码信号设计：MIMO雷达的多普勒容忍性和性能分析

本文主要探讨了多普勒容忍性在MIMO雷达系统中的关键作用，并着重分析了正交信号设计及其性能。MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）雷达技术是一种先进的雷达系统架构，它通过多个发射天线和接收天线协同工作，提供更高的数据传输率和信号处理能力。 首先，文章介绍了MIMO雷达的基本原理，包括利用相控阵技术提高方向性和空间分辨率，同时指出在探测低空弱目标时，如隐身目标，MIMO雷达面临电子对抗和高动态范围接收的挑战。为克服这些难题，MIMO雷达系统通常采用数字波束形成技术，但传统的模拟波束形成在搜索效率和多功能性上仍有局限。 在正交信号设计部分，文章讨论了不同类型的正交信号，如正交单载波矩形脉冲信号（OFDM）、正交线性调频矩形脉冲信号（OFDMLFM）和正交多相编码信号。正交多相编码信号由于其伪随机性，能够在一定程度上抵抗多普勒效应，这对于保持信号质量至关重要。作者通过对比分析发现，适当增加相位个数M可以提供更多的自由度，但过大的M值并不会显著提升系统性能，选择4M=π是一个合理的选择。 带宽和分辨率是MIMO雷达的另一个关键特性，所有子阵共享同一带宽，但信号之间保持正交，这确保了信号的高效利用。文中给出了信号带宽与码元长度的关系，并计算出相应的距离分辨率。对于多普勒容忍性，设计的多相码在低速多普勒情况下表现良好，信号损失在3dB以下，但在高速多普勒下，则需要额外的多普勒处理手段，如多普勒匹配滤波器组。 最后，文章展示了通过仿真实验验证这些理论分析的结果，包括波束形成、距离和速度分辨性能的仿真，以及整体平台的综合仿真。这些实验旨在评估系统的实际性能，并为改进设计提供依据。 本文深入剖析了多普勒容忍性在MIMO雷达中的影响，以及如何通过正交信号设计来优化系统性能，尤其是在应对复杂环境下的信号处理和抗干扰能力。这对于雷达工程实践和技术发展具有重要的参考价值。