黃治軍，張釗源，何玉平

（ 92697部隊(duì)，海南陵水 572400）

關(guān)鍵字：巴克碼；自相關(guān)函數(shù)；模糊函數(shù)；功率譜

如今，隨著雷達(dá)信號處理技術(shù)的迅速發(fā)展，在追求低截獲性能的同時，如何提高雷達(dá)信號的資源利用率并向多功能發(fā)展已成為1個重要的問題。探測干擾一體化信號（以下簡稱探干一體化信號）的設(shè)計具有重要意義，它能夠提升戰(zhàn)場中雷達(dá)探測效率，對非合作方的測頻、測向提出更高要求。

探干一體化信號，是將單一調(diào)制的干擾信號和具有干擾能力的噪聲信號融合成為1種既具有探測目標(biāo)的能力，又能對目標(biāo)進(jìn)行有效的噪聲干擾的信號。在探干一體化信號的研究過程中，張勇等人提出了1種基于混沌原理調(diào)制載波的幅度、頻率或者相位得到的射頻信號，通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該信號具有良好的探測與干擾效果；譚龍等人通過利用梳妝譜信號的正交特性，提出了1 種正交梳妝譜型探干一體化信號波形。上述文獻(xiàn)雖都論證了信號具有良好的模糊函數(shù)特性，但工程實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，尤其是在信號回波處理過程中。如何更好、更有效地變頻，達(dá)到更高效的數(shù)據(jù)運(yùn)用是關(guān)鍵問題。

1 探干一體化信號波形設(shè)計

十三位巴克碼信號是1種利用了相位調(diào)制的典型低截獲概率信號，是二相編碼中綜合性能最好的1 種信號?；谑话涂舜a的探干一體化信號在信號的相位中進(jìn)行噪聲調(diào)頻調(diào)制，其同時具有噪聲干擾信號和相位編碼信號的特點(diǎn)，相較于單一調(diào)制的相位編碼信號，這種信號具有更強(qiáng)干擾特性，能夠?qū)崿F(xiàn)信號的能量共享，從而提高雷達(dá)的能量效率。

基于十三位巴克碼的探干一體化信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

信號的處理往往是在中頻、視頻階段。信號在混頻后的視頻圖，如圖1所示。

圖1 一體化信號視頻圖Fig.1 Visual frequency diagram of the integrated signal

2 探干一體化信號探測性能

基于十三位巴克碼的探干一體化信號的模糊函數(shù)表達(dá)式為：

其中：

圖1 參數(shù)設(shè)計如下：編碼碼元個數(shù)=13 ，=3 900，脈沖時寬為13 μs，相位編碼分量子碼周期為1 μs，噪聲序列編碼周期為0.003 μs，為5 MHz。

對雷達(dá)回波信號的處理相當(dāng)于進(jìn)行“噪聲加信號”的常規(guī)處理，但和處理單純攜帶高斯噪聲信號不同，該一體化信號中的噪聲分量服從正態(tài)分布，具有較好的統(tǒng)計特性，是偽隨機(jī)的，并不完全是非相關(guān)的，也具有一定的相參性，能夠提升信號本身的檢測性能。

圖2 為十三位巴克碼序列和噪聲編碼序列的自相關(guān)函數(shù)圖。

圖2 2種編碼序列的自相關(guān)函數(shù)圖Fig.2 Autocorrelation function graphs of two coding sequences

可以看出，噪聲編碼序列具有良好的自相關(guān)特性，而且編碼長度越長，自相關(guān)特性越好。反映在模糊函數(shù)圖中就是“圖釘型”特征越發(fā)明顯，在保持十三位巴克碼信號良好的“多普勒敏感”特性上，距離分辨力有所提升，探測性能也有所提升。

由式（7）可知，信號的包絡(luò)呈現(xiàn)sin函數(shù)形狀，其主瓣寬度由乘積決定，而代表相位編碼分量的子碼周期，因此，其速度分辨力保留了十三位巴克碼信號分量的“多普勒敏感”特性。

3 探干一體化信號干擾性能分析

對探干信號的干擾性能分析，應(yīng)從其功率譜、頻譜角度進(jìn)行分析。

根據(jù)式（1），其傅里葉變換為：

式中，利用了積分中值定理如下，

4 探干一體化信號性能仿真對比分析

4.1 探測性能仿真對比

通過將探干一體化信號與單一調(diào)制的十三位巴克碼信號的模糊函數(shù)圖進(jìn)行對比，以說明探干一體化信號具有優(yōu)良探測性能。本文將通過MATLAB 進(jìn)行仿真分析，參數(shù)設(shè)置如下：以十三位巴克碼為基礎(chǔ)，=13 ，=3 900 ，信號編碼分量載頻為=3 000 MHz ，噪 聲 分 量 中 心 頻 率 為=2 500 MHz ，服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，調(diào)頻系數(shù)=50 MHz，脈沖時寬為13 μs，信號的模糊函數(shù)圖，如圖3所示。

圖3 一體化信號模糊函數(shù)圖Fig.3 Ambiguity function of the integrated signal

為突出對比，現(xiàn)給出同參數(shù)的單一調(diào)制的十三位巴克碼信號模糊函數(shù)圖，如圖4所示。

圖4 十三位巴克碼模糊函數(shù)圖Fig.4 Ambiguity function of 13-bit Barker code

可以看出，探干一體化模糊函數(shù)圖呈現(xiàn)“圖釘型”。與單一調(diào)制的十三位巴克碼模糊函數(shù)圖（圖4）對比，探干一體化信號具有更好的距離分辨力。

由上述理論分析以及與圖2 a）仿真結(jié)果的對比可知，探干一體化相較于單一調(diào)制的二相編碼信號來說，具有良好的自相關(guān)函數(shù)特性，能夠減少對于周邊回波較弱目標(biāo)的遮擋，便于對目標(biāo)的探測和檢測。

4.2 干擾性能仿真對比

通過MATLAB 仿真信號的功率譜，參數(shù)設(shè)置同4.1，仿真圖，如圖5所示。

圖5 功率譜圖對比Fig.5 Comparison between the two power spectrums

通過仿真對比可知，探干一體化信號通過引入噪聲調(diào)頻信號分量，擴(kuò)展了信號的帶寬，使其峰值功率降低，并使能量在頻域上“攤開”，很好地將其中的二相編碼分量淹沒，提高信號的低截獲特性。而帶寬的大小主要由的大小決定，下面依次取=5 MHz、25 MHz、50 MHz 和100 MHz，進(jìn)行信號功率譜圖的仿真，給出仿真圖，如圖6所示。

圖6 功率譜仿真對比Fig.6 Simulation comparison of power spectrums

從不同調(diào)頻系數(shù)值對應(yīng)的功率譜仿真對比圖中可以看出，隨著調(diào)頻系數(shù)的增大，信號的功率譜峰值逐漸減小，這樣就不容易被截獲，從而大大提升了信號的低截獲性能。同時，因?yàn)樾盘柕念l譜展寬，在能量足夠的前提下能夠?qū)Ω鼘挼念l帶進(jìn)行壓制式干擾，從而提升了干擾的效果。

5 結(jié)論

本文提出了1種基于十三位巴克碼的探干一體化信號，信號中加入的噪聲分量屬于噪聲調(diào)頻。對該一體化信號進(jìn)行了時域波形的仿真，從信號的調(diào)制原理、模糊函數(shù)、功率譜以及編碼序列的自相關(guān)函數(shù)特性角度進(jìn)行了理論分析，總結(jié)得出：探干一體化信號的模糊函數(shù)呈現(xiàn)“圖釘型”，相比于單一調(diào)制的二相編碼信號具有更好的距離分辨力，自相關(guān)性能也更好，信號具有良好的相參性，因此，具有更好的探測性能和高效的回波處理過程；功率譜較寬，能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻帶的壓制式干擾，同時提升雷達(dá)信號的低截獲性能。

綜上所述，本文提出的基于十三位巴克碼的探干一體化信號具有較好的探測性能和干擾能力，為未來電子技術(shù)的小型化、微型化和高效化發(fā)展提供了新的思路。