这篇文档属于类型a，是一篇关于基于Nyquist折叠接收机（Nyquist Folding Receiver, NYFR）的宽带雷达信号特征提取与参数估计算法研究的硕士学位论文。以下是对该研究的详细学术报告。

作者与机构

本文的作者是刘进圆，指导教授为高振斌教授。该研究由河北工业大学完成，并于2023年5月提交，作为通信与信息系统专业的硕士学位论文。

学术背景

随着电子信息技术的发展，现代战争逐渐演变为信息化战争，电子战成为战场的重要组成部分。雷达信号的截获与识别在电子对抗中至关重要，尤其是低概率截获（Low Probability Interception, LPI）雷达信号的应用，使得传统的雷达侦察接收机面临巨大挑战。传统的接收机依赖于高速模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）的采样速率，但由于技术限制，高速ADC的发展缓慢且成本高昂，难以满足现代复杂电磁环境的需求。Nyquist折叠接收机（NYFR）作为一种新型的雷达侦察接收机结构，通过将宽带雷达信号折叠至基带，利用低速ADC进行采样，有效解决了传统接收机在采样速率和数据处理上的瓶颈问题。本文的研究旨在基于NYFR结构，对宽带雷达信号的特征提取与参数估计算法进行深入研究，特别是针对线性调频信号（Linear Frequency Modulation, LFM）和多相编码信号（Polyphase Coded Signal）的特性分析与参数估计。

研究流程

本文的研究流程主要分为以下几个步骤：

1. NYFR原型结构原理推导
   本文首先推导了NYFR原型结构的工作原理。NYFR通过调制本振信号（Local Oscillator Signal, LOS）将宽带雷达信号折叠至基带，然后利用低速ADC进行采样。本文基于正弦频率调制（Sinusoidal Frequency Modulation, SFM）的LOS信号，推导了NYFR的数学模型，并分析了LFM和多相编码信号在NYFR采样前后的特性变化。研究方法包括傅里叶变换（Fourier Transform, FT）、短时傅里叶变换（Short-Time Fourier Transform, STFT）等。

2. LFM信号的特征提取与参数估计
   针对NYFR截获的LFM信号，本文提出了一种基于时频边界拟合的参数估计方法。该方法通过提取信号在时频平面上的脊线，拟合信号的上下边界，从而估计信号所在的Nyquist区（Nyquist Zone, NZ）。由于该方法对调频斜率的估计精度较差，本文进一步通过分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform, FRFT）来精确估计调频斜率。实验结果表明，在信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）优于-9 dB时，NZ的正确检测概率（Probability of Correct Decision, PCD）可达100%。

3. 多相编码信号的特征提取与参数估计
   针对NYFR截获的多相编码信号，本文提出了一种瞬时自相关和谱峰搜索相结合的NZ判定方法。该方法具有良好的抗噪声性能和较宽松的适用条件，可用于跨NZ信号的NZ判定。此外，本文还分析了瞬时自相关的时延τ和不同码型的多相编码信号对方法性能的影响。实验结果表明，在SNR优于-8 dB时，PCD可达100%。最后，本文采用二次相位函数（Integrate the Quadratic Phase Function, IQPF）与FRFT相结合的方法，对多相编码信号进行调制识别和参数估计。

主要结果

1. NYFR原型结构的有效性
   本文通过理论推导和仿真验证了NYFR原型结构的有效性。NYFR能够将宽带雷达信号折叠至基带，并利用低速ADC进行采样，有效解决了传统接收机在采样速率和数据处理上的瓶颈问题。

2. LFM信号的参数估计
   基于时频边界拟合的参数估计方法能够准确估计LFM信号所在的NZ，并通过FRFT精确估计调频斜率。实验结果表明，该方法在SNR优于-9 dB时，NZ的正确检测概率可达100%。

3. 多相编码信号的参数估计
   瞬时自相关和谱峰搜索相结合的NZ判定方法具有良好的抗噪声性能，适用于跨NZ信号的NZ判定。实验结果表明，在SNR优于-8 dB时，PCD可达100%。此外，IQPF与FRFT相结合的方法能够有效识别多相编码信号的调制类型并估计其参数。

结论与意义

本文的研究为基于NYFR的宽带雷达信号特征提取与参数估计提供了新的方法和理论支持。通过理论推导和仿真实验，本文验证了NYFR结构在宽带雷达信号处理中的有效性，并提出了针对LFM和多相编码信号的特征提取与参数估计算法。这些方法不仅具有较高的抗噪声性能，还能够有效处理跨NZ信号，为现代电子战中的雷达信号截获与识别提供了重要的技术支持。

研究亮点

1. NYFR结构的创新应用
   本文首次将NYFR结构应用于宽带雷达信号的特征提取与参数估计，提出了基于时频边界拟合和FRFT的LFM信号参数估计方法，以及瞬时自相关和谱峰搜索相结合的多相编码信号NZ判定方法。

2. 抗噪声性能优异
   本文提出的方法在低信噪比条件下仍能保持较高的正确检测概率，具有优异的抗噪声性能。

3. 跨NZ信号处理
   本文提出的方法能够有效处理跨NZ信号，扩展了NYFR在宽带雷达信号处理中的应用范围。

其他有价值的内容

本文还详细分析了LOS的调制系数和调制频率对NZ判定性能的影响，并给出了参数选择方法，为NYFR接收机的优化设计提供了理论依据。此外，本文对多相编码信号的调制识别和参数估计方法进行了深入研究，为LPI雷达信号的处理提供了新的思路。

本文的研究成果为宽带雷达信号的特征提取与参数估计提供了新的方法和理论支持，具有重要的学术价值和应用前景。