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        一種基于頻率分集的參差波形

        2019-06-03 06:04:26徐光磊
        中國設備工程 2019年9期
        關鍵詞:信號

        徐光磊

        (四川九洲防控科技有限責任公司,四川 綿陽 621000)

        1 問題描述

        近年來,隨著反小微目標探測雷達的發(fā)展,雷達需要同時兼顧小微目標和常規(guī)目標探測,因此在發(fā)射波形設計時,需要采用參差脈沖,解距離模糊;為減少近距盲區(qū),需要采用短碼脈沖進行補盲。對常規(guī)快速目標,由于對速度分辨率要求不太苛刻,短碼脈沖一般在參差脈沖之后,不需要要求與長碼脈沖一樣的速度分辨率,但是為實現(xiàn)對探測慢速目標的探測,就需要與長碼脈沖具有相同的速度分辨率,若仍單獨增加短碼脈沖的方法,會極大地浪費時間資源,無法實現(xiàn)高轉速要求。因此需要重新設計發(fā)射波形,同時滿足距離模糊、近距盲區(qū)和長短碼速度分辨率的要求。

        1.1 波形設計

        為最大限度地利用時間資源,將短碼嵌入在長碼時序內,有效地解決近距盲區(qū)和速度分辨率的問題,波形設計如圖1。

        圖1 參差收發(fā)時序

        從圖中波形一可知,長碼和短碼的PRI1相同,因此具有相同的速度分辨率,可有效解決距離模糊和速度分辨率不夠的矛盾。長碼信號與短碼信號若采用相同的頻率和帶寬,在長碼目標回波與短碼目標回波重疊時,短碼和長碼回波會相互干擾,影響目標檢測,圖2和圖3分別為回波重疊和相互影響脈壓的仿真圖。

        圖2 回波重疊

        圖3 脈壓干擾

        由上圖可知,當長碼和短碼采用相同的頻率時,長碼和短碼具有很強的相關性,在采用短碼的脈壓系數(shù)對回波進行處理時,長碼回波會抬升底噪,形成虛警;在采用長碼的脈壓系數(shù)對回波進行處理時,短碼回波會抬升底噪,形成虛警。因此,為長碼和短碼在處理時的互相干擾問題,需要將短碼回波信號和長碼回波信號進行分離,在目標回波不可預知,無法實現(xiàn)距離分離的情況下,需要采用通過頻率分集的方式實現(xiàn)長碼信號和短碼信號的分離。

        1.2 算法流程(如圖4)

        圖4 算法流程

        1.3 仿真分析

        假設,某雷達的采樣率為200MHz,信號帶寬為10MHz,長碼信號的中心頻率為175MHz,短碼信號的中心頻率為125MHz,信號PRI為80us,長碼部分為60us,短碼部分為20us,目標1距離為9.3km,目標2距離為0.3km,接收機輸出中頻信號為150MHz。有上述條件可知,目標1回波落入短碼脈沖回波區(qū),與目標2回波重疊,且目標2回波信號強度比目標1回波信號強度高45dB。當發(fā)射信號未采用帶通濾波時,圖5為接收信號的頻譜,從圖中可知,目標2回波頻譜幅度較高,目標1回波信號頻譜雖然源于目標2的回波頻譜,但是由于其回波信號較弱,仍被擴展頻譜淹沒。圖6為脈沖壓縮結果,從圖中可知,目標1的回波信號被嚴重干擾,因此無法壓縮。

        圖5 發(fā)射未進行帶通濾波

        圖6 脈沖壓縮結果

        下圖為對每個發(fā)射信號進行帶通濾波后,圖7為接收到信號的頻譜,從圖中可知,由于目標2的頻譜經過濾波處理后,頻帶外信號較弱,未影響目標1的回波,圖8為脈沖壓縮結果,從圖中可知,目標1和目標2均被正常檢測出。

        圖7 發(fā)射進行帶通濾波

        圖8 脈沖壓縮

        2 結語

        從仿真結果看,采用了頻率分集算法設計的波形,有效地解決了解距離模糊、近距盲區(qū)和長短碼速度分辨率之間的矛盾,可在滿足高數(shù)據(jù)率條件下有效檢出目標,對雷達檢測低小慢目標的信號處理方式提出了新的思路。

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