MIMO雷达——新生研讨课后的一些想法

**关于MIMO的雷达报告

电子科技大学格拉斯哥学院2017级 电子信息工程 一班 冯智俊 2017200501012
**一.前言

经过大一下一学期的新生研讨课之后，我发现接触并学到了很多新东西，其中包括今天我想跟大家讨论的MIMO雷达，这样一种技术我想这种技术可以被广泛应用于航空航天领域。

MIMO全称为多输入多输出(Multiple input multiple output），即把无线通信系统中的多个输入和多个输出技术引入到雷达领域，并和数字阵列技术相结合而产生的一种新体制雷达，但由于采用了波形分集技术，MIMO雷达拥有许多传统相控阵雷达所无法比拟的优越性。MIMO雷达的概念在2003年由美国林肯实验室的Bliss和Forsythe首次提出, 目前已成为国内外雷达界的一个研究热点。在MIMO雷达定义中, 多输入是指同时发射多种雷达信号波形(一般是多个天线同时发射不同的波形), 多输出是指多个天线同时接收并通过多路接收机输出以获得多通道空间采样信号。在这一概念框架下, 传统的机械扫描雷达由于只发射一种信号波形, 也只有一路接收机输出, 其属于单输入单输出雷达; 单脉冲雷达只发射一种信号波形, 一般有两路(和波束与差波束或者左波束和右波束)接收机输出, 其属于单输入双输出雷达; 相控阵数字波束形成(Digital beamforming, DBF)体制雷达多个发射天线同时发射相同波形的信号, 多个接收天线也同时接收信号并经多路接收机输出, 它可以看作单输入多输出雷达。其具有如下优点：

(1).工作模式灵活。相控阵雷达是通过控制发射信号相位来实现发射信号的空间功率合成。MIMO雷达可以控制多个发射通道的发射信号波形, 其可控自由度更多。

(2).测角精度高。由前面的MIMO雷达第一种处理流程知道, 通过波形分集可以得到虚拟天线孔径, 实现天线孔径的扩展, 从而提高测角精度。

(3).杂波抑制能力强, 多普勒频率分辨率高。强杂波背景下的目标探测是雷达技术面临的重要课题。获得良好的杂波抑制性能的基础是长的波束驻留时间。

(4).数据率高。MIMO雷达在正交发射波形模式下, 可以通过同时多波束接收实现长时间波束驻留, 在保证搜索空域和探测威力的条件下可以通过滑窗处理获得更高的数据率, 可以显著提升雷达对机动目标跟踪性能。

(5).多目标跟踪能力强。传统相控阵雷达对多目标跟踪是分时实现, MIMO雷达可以实现同时多目标跟踪, 即同时发射多个窄波束, 在不同目标方向上根据需要配置发射增益, 且各个发射波束方向的时域波形可以实现正交, 可以有效解决多目标跟踪中的资源配置、跟踪精度和时间能量冲突等问题。

(6).抗干扰能力强。传统相控阵雷达发射的波形各向同性, 即各个方向上的时域波形相同。MIMO雷达各发射天线的时域波形不同, 因此在不同方向上空间合成的时域波形各不相同。

二.存在的问题

MIMO雷达存在着一个最为显著的问题就是其系统信噪比损失，而这是传统阵控雷达所没有的，这也是我今天想改善的一个问题，由于M个发射阵元发射相互护交的信号，无法在空间实现相干叠加，导致发射天线阵的增益降低，进而导致系统的信噪比降低，若其要达到传统阵控雷达相同的效果，则需要M倍的时间，但由于MIMO雷达采用宽波束发射，同时多波束接收，一次积累时间内观测到的空域范围大大宽于传统阵控雷达，完成对整个空域的探索所耗费的时间和传统阵控雷达大体相同，在搜索状态下，MIMO雷达信噪比损失可以说的上一种牺牲时间换取空间的方法，基于我现在所学的内容，只能通过相干积累时间的方法才能有效的改善这一问题，或者可以采用合成孔径技术，再不增大天线物理尺寸的基础之上，得到大孔径的阵列,从而提高雷达二维成像的距离分辨力。

即利用少数实体物理阵元形成具有多个虚阵元的虚拟阵列，从而拓展了阵列的孔径，提高了阵列的角度分辨率。

三.结束语

MIMO雷达作为一种新体制的雷达，具有显而易见的优势，但同样存在着部分缺点，但我们应该扬长避短，充分利用其巨大的优势，是我国航空航天领域更进一步。