正交波形虚拟孔径MIMO雷达原理与性能讨论
一、MIMO雷达概念
MIMO（multiple input multiple output，多输入多输出）雷达是一种新型雷达技术。与传统的单输入单输出（SISO）雷达相比，MIMO雷达通过使用多个发射和接收天线来增加系统冗余度，并能构建有效的虚拟阵列，从而提高雷达的性能。MIMO雷达能够形成所谓的Nyquist虚拟阵列，这在雷达接收端可以扩大雷达系统的有效孔径。
二、虚拟孔径形成原理
在MIMO雷达系统中，虚拟孔径是通过在空间上散布多个收发单元来实现的。这些单元相互通信，通过特定的信号处理算法，能够在接收端重建出相当于一个大孔径阵列的效果。由此产生的虚拟阵列阵元数量可以是实际物理阵元数量的数倍，显著增强了雷达系统的角度分辨能力。这是因为阵列的分辨能力与阵元间距有关，而虚拟孔径技术可以让实际的阵元间距看起来更小，从而获得更细的波束宽度和更高的角度测量精度。
三、角度测量精度与抗干扰性能
虚拟孔径MIMO雷达在角度测量上的优势在于其形成窄波束的能力。窄波束使得雷达系统更易于分辨接近的多个目标，从而提高角度测量的准确性。此外，当系统受到重放干扰（repeater jamming）时，由于窄波束的特点，MIMO雷达更容易绕过主瓣干扰，达到较好的干扰抑制效果。而面对覆盖干扰（blanket jamming），MIMO雷达与传统相控阵雷达具有相同的干扰抑制性能。
四、LFM-CW信号与MIMO雷达结合
文章讨论了将虚拟孔径MIMO雷达与线性频率调制连续波（LFM-CW）信号结合的优势和工程实现可能性。LFM-CW信号通过其固有的宽带宽和高距离分辨率特性，与MIMO雷达的多通道特性相结合，可以进一步提高雷达系统在距离和速度测量方面的性能。
五、工程实现与性能优势
文中还探讨了MIMO雷达在工程实现方面的优势。由于虚拟孔径技术可以减少对大尺寸实际天线阵列的依赖，因此，MIMO雷达在小型化、轻量化设计方面具有显著优势。这使得MIMO雷达可以更容易地集成到移动平台、无人机等小型化载体中，拓展了其应用范围。
六、关键词解析
- MIMO雷达（Multiple Input Multiple Output radar）
- 虚拟孔径（Virtual aperture）
- 角度测量精度（Angular measurement accuracy）
- 干扰抑制（Jamming suppression）
- 线性频率调制连续波信号（LFM-CW signal）
通过上述讨论，可以看出虚拟孔径MIMO雷达在提高角度测量精度和抗干扰能力方面相比传统相控阵雷达具有明显优势。同时，结合LFM-CW信号后，MIMO雷达在距离和速度测量方面的性能也有显著提升，这使得MIMO雷达成为当前雷达技术研究的热点之一。随着相关技术的发展，未来的雷达系统将会更加依赖于MIMO技术的集成和应用。
