周楚雄

摘 要：本文通過對信號環(huán)境下雷達(dá)類裝備的研究，以滿足雷達(dá)裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境中的應(yīng)用需求。在以信號相干特征為劃分依據(jù)，對信號環(huán)境進(jìn)行分類，據(jù)此提出一體化雷達(dá)信號模擬方案，并對其中的難點(diǎn)和技術(shù)做了簡要論述，以期為實(shí)驗(yàn)雷達(dá)類裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性研究方面提供方法支持。

關(guān)鍵詞：信號環(huán)境；復(fù)雜電磁環(huán)境；電磁環(huán)境模擬

中圖分類號：TN971 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0204-01

目前，在利用四類模擬器——環(huán)境雜波模擬器、目標(biāo)回?fù)苣M器、干擾信號模擬器、背景信號模擬器——對雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行測試的過程中，發(fā)現(xiàn)了大量的問題。細(xì)究起因，發(fā)現(xiàn)在對四環(huán)境要素（目標(biāo)回波、環(huán)境雜波、北京信號、干擾信號）進(jìn)行進(jìn)行分解時，主要考慮的信號來源，但是這幾個要素之間具有一些共性，致使在評估時無法把發(fā)現(xiàn)的問題精準(zhǔn)的歸入四類環(huán)境影響要素中。比如干擾信號模擬器的遮蓋性干擾特征就與背景信號模擬器類似，目標(biāo)回波和環(huán)境雜波又與干擾性好模擬器的欺騙性干擾特征類似，幾種問題相互交合，難以歸類。

1 電磁環(huán)境分析

按雷達(dá)信號探測能動性分類，雷達(dá)分為主動探測雷達(dá)裝備和被動探測雷達(dá)裝備，以主動探測雷達(dá)為對象進(jìn)行研究，信號一般分為兩種，其一是由雷達(dá)發(fā)射設(shè)備自身發(fā)出，然后被反射回來的主動搜尋信號，被視為有用的；其二是并不是雷達(dá)主動尋找的信號，“被進(jìn)入搜尋目標(biāo)”的信號總和，根據(jù)具體情況，這些信號被稱為雜波、噪聲或干擾。

對應(yīng)的在衡量雷達(dá)功能效率時，就有了信雜比、信噪比、信干比三個物理指標(biāo)。雷達(dá)裝備只是根據(jù)自身特性進(jìn)行發(fā)射和接受信號，并不能分辨出有用與無用，但對于設(shè)計(jì)者來說是為了獲得“有用信號”，在后續(xù)處理中，設(shè)計(jì)者根據(jù)相關(guān)信號的能量大小選擇繼續(xù)探究還是丟棄。但是若從雷達(dá)類裝備角度考慮，信號當(dāng)分為相干類與非相干類兩大類。相干類的特征是與雷達(dá)發(fā)射裝備直接相關(guān)的信號，而隨機(jī)的信號歸入非相干類。以此為前提，來提取探測過程中所需要的目標(biāo)回波[1]。

2 一體化設(shè)計(jì)分析

雷達(dá)在實(shí)際工作過程中同時接到兩種信號，即相干類與非相干類，那么，信號環(huán)境模擬器的設(shè)計(jì)分為兩類，一類是相干類信號模擬器，一類是非相干類信號模擬器，共性是都有信號發(fā)射并伴有波形產(chǎn)生，區(qū)分在于信號特征參數(shù)。在具體設(shè)計(jì)模擬器時，硬件架構(gòu)兩者應(yīng)統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)軟件操作界面體現(xiàn)不同點(diǎn)。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

一體化機(jī)構(gòu)硬件系統(tǒng)主要包含三個部分天線集陣、射頻通道和信號處理機(jī)。軟件系統(tǒng)的功能主要實(shí)現(xiàn)對信號存儲和提取，輸出控制及數(shù)據(jù)庫等等。其中，硬件系統(tǒng)有四個輸入通道和六個輸出通道，各通道根據(jù)功能劃分為上中下，上面是為了產(chǎn)生非相干類干擾信號，如有源欺騙類信號，中間通道可用來產(chǎn)生雜波目標(biāo)回波等相干類信號，下面是為了生成噪聲干擾等非相干類信號。

2.2 技術(shù)重點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)以上描述的設(shè)計(jì)，需要突破以下幾項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)。硬件上，主要解決寬帶在接受和采集信號方面的技術(shù)，從雷達(dá)發(fā)射信號的頻譜特征、波形特征等列為重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對象。軟件上要突破數(shù)據(jù)處理技術(shù)，即把采集到的數(shù)據(jù)按模型庫做模塊化處理，然后按照參數(shù)特征做信號合成。

3 實(shí)現(xiàn)路徑難點(diǎn)分析

一體化系統(tǒng)是為了雷達(dá)類裝備更好的適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境，有效的評估其適應(yīng)能力，需要獲取重要參數(shù)指標(biāo)，難點(diǎn)在于以下幾個方面，參數(shù)指標(biāo)確定依據(jù)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如何設(shè)計(jì)，如何根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容模擬定量環(huán)境要素，其中的關(guān)鍵點(diǎn)在于參數(shù)指標(biāo)的設(shè)定。確定可靠的參數(shù)指標(biāo)的困難在于這些數(shù)值雖然與多種物理量相關(guān)性強(qiáng)，但是卻并不是一一對應(yīng)的關(guān)系，以至于沒有辦法納入現(xiàn)有的函數(shù)關(guān)系中，主要依賴工作人員的經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)知。在相干類信號環(huán)境中，信號間的差異和不同點(diǎn)是考慮重點(diǎn)，比如，目標(biāo)回波信號在位置、速度和數(shù)量等信息特征上與欺騙類信號不同，而信號的特征事實(shí)上包含了信號的反映內(nèi)容，那么信號特征差異也就意味著信息的差異。對于非相干類信號環(huán)境，相同能量值對應(yīng)各種頻帶和到達(dá)角，即函數(shù)關(guān)系的差異化。即便這三個參數(shù)一致，能量值與脈沖仍然不是一一對應(yīng)的。所以，問題可以表述為如何設(shè)定參數(shù)的區(qū)間值，而不是固定值。

在具體實(shí)現(xiàn)路徑上，依據(jù)本文對信號的劃分，可以試用一種新的做法。首先統(tǒng)一測驗(yàn)相干類信號，把特征相似的信號與目標(biāo)回波歸類為“相似類信號”，繼而劃分取值區(qū)域，為復(fù)雜電磁環(huán)境中雷達(dá)適應(yīng)能力的重要參考。也就是說，如果“相似類信號”值越大，說明雷達(dá)適應(yīng)能力越弱，反之，說明雷達(dá)裝備的適應(yīng)性比較強(qiáng)。其次，用相同的做法對非相干類信號統(tǒng)一測驗(yàn)，在該類信號與雷達(dá)運(yùn)行過程具有相關(guān)性的基礎(chǔ)上，根據(jù)顯示非相干類信號與目標(biāo)回波關(guān)系的數(shù)據(jù)稱為“相關(guān)強(qiáng)度比”，繼而確定取值區(qū)域，作為衡量雷達(dá)裝備適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境能力的另一個指標(biāo)。雷達(dá)若在“相關(guān)強(qiáng)度比”高值域正常工作，說明適應(yīng)性強(qiáng)，反之，說明適應(yīng)能力差。

另外，在整體控制上，相干類與非相干類信號之間的比例關(guān)系確定，然后可以對現(xiàn)實(shí)場景進(jìn)行分布和時序控制等方面是又一個難點(diǎn)。

筆者通過對信號的重新分類，在此基礎(chǔ)上提出一體化設(shè)計(jì)構(gòu)想，以滿足雷達(dá)類裝備更好的適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境，在提出相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)的同時，也討論了解決的思路和路徑，僅作為進(jìn)一步研究復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)性的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣立正，孟新，劉洪亮，等.某雷達(dá)信號環(huán)境模擬器雜波模擬方法研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2007，24（12）：295-299.