雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型的識別

劉 昊，李 鑫，宋 祺

（空軍航空大學(xué)，吉林長春130022）

電子對抗現(xiàn)已成為高技術(shù)戰(zhàn)爭中不可缺少的作戰(zhàn)手段，而及時、準(zhǔn)確、全面地獲取敵方軍用電子設(shè)備的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)情報，是保證有效實(shí)施電子對抗的先決條件和前提[1]。電子對抗的成功與否直接影響著戰(zhàn)爭的進(jìn)程，甚至成為決定戰(zhàn)爭勝負(fù)的關(guān)鍵。

雷達(dá)情報偵察在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中的突出地位和作用，迫切要求分析雷達(dá)信號的脈內(nèi)調(diào)制類型特征[3]。因此，詳細(xì)分析雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制的各種類型，將為雷達(dá)信號的分選和識別開辟新的思路。

1 雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型識別模型

雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型的識別，為新一代電子對抗系統(tǒng)在單脈沖基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信號識別，提供了有力的基礎(chǔ)，是當(dāng)前雷達(dá)信號脈內(nèi)特征研究的重要領(lǐng)域。圖1是雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型識別算法模型。

圖1 雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型識別算法模型

2 脈內(nèi)調(diào)制類型識別綜合算法及仿真

（1）利用脈沖寬度T、時寬帶寬積BT區(qū)分簡單脈沖信號和脈沖壓縮信號。對于參數(shù)T，由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知簡單脈沖的脈沖寬度一般在1 μs左右，而脈沖壓縮信號的脈沖寬度一般在7～8 μs，可見，簡單脈沖信號的脈沖寬度與脈沖壓縮信號的脈沖寬度，有明顯的差別[4]。

對于參數(shù)時寬帶寬積，根據(jù)脈沖壓縮原理可知脈沖壓縮信號的時寬帶寬積BT＞＞1，而簡單脈沖的時寬帶寬積BT=1。

（2）利用分?jǐn)?shù)階傅立葉變換區(qū)分連續(xù)調(diào)頻信號和相位編碼信號。信號分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的模值為信號的時頻分布函數(shù)在與時間軸夾角成α角度的軸線上的投影，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度與信號調(diào)頻斜率匹配時，信號的時頻分布在u軸的投影出現(xiàn)一個尖峰，而旋轉(zhuǎn)角度與信號調(diào)頻斜率不匹配時，投影尖峰將不存在[2，5]。

對連續(xù)調(diào)頻信號和相位編碼信號進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅立葉變換，并取出每個分?jǐn)?shù)階次中分?jǐn)?shù)階傅立葉變換模最大值，這些最大值隨分?jǐn)?shù)階次p的變化曲線如圖2所示。

圖2 連續(xù)調(diào)頻信號、相位編碼信號的分?jǐn)?shù)階傅立葉變換模值隨p的變化曲線

從圖2可看出，相位編碼信號的分?jǐn)?shù)階傅立葉變換模最大值在p=1處出現(xiàn)尖峰，而連續(xù)調(diào)頻信號的分?jǐn)?shù)階傅立葉變換模最大值在與調(diào)頻斜率匹配的分?jǐn)?shù)階次處出現(xiàn)尖峰?？梢酝ㄟ^信號尖峰出現(xiàn)的位置不同和幅值變化情況，來實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)頻信號和相位編碼信號的區(qū)分。

（3）利用廣義時寬帶寬積區(qū)分線性調(diào)頻信號和V型調(diào)頻信號。廣義時寬帶寬積是將信號旋轉(zhuǎn)到p階，使得信號在整個時頻域具有最小的時頻支撐。由于不同的信號在時頻平面的分布不同，因此其廣義時寬帶寬積對應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次也不同。

圖3為在-1dB情況下，分別對線性調(diào)頻信號和V型調(diào)頻信號進(jìn)行ST分?jǐn)?shù)階傅立葉變換，橫坐標(biāo)為窗函數(shù)移動的點(diǎn)數(shù)，縱坐標(biāo)為分?jǐn)?shù)階次。從圖中可以看出，兩個信號在進(jìn)行ST分?jǐn)?shù)階傅立葉變換后，線性調(diào)頻信號的廣義時寬帶寬積對應(yīng)的p值均大于1，且波動幅度較小，信號頻率隨著時間線性增加；V型調(diào)頻信號的廣義時寬帶寬積對應(yīng)的p值出現(xiàn)比較明顯的對稱分布，前段信號的p值近似相等且大于1，后段p值近似相等且小于1，這兩組p值關(guān)于1對稱。因此，根據(jù)廣義時寬帶寬積，可以在低信噪比下實(shí)現(xiàn)對線性調(diào)頻和V型調(diào)頻的識別。

圖3 不同調(diào)頻類型信號的廣義時寬帶寬積對應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次變化圖

（4）利用相位編碼信號平方譜寬區(qū)分二相編碼信號和四相編碼信號。相位編碼信號的解析表達(dá)式如下

信號的復(fù)包絡(luò)為

其中，φ（t）為相位調(diào)制函數(shù)。

對于二相編碼，φ（t）為0和π；四相編碼信號的φ（t）為0，π/2，π，3π/2。

二相編碼信號平方譜如圖4所示。

圖4 二相編碼信號平方譜

四相編碼信號平方譜如圖5所示。

圖5 四相編碼信號平方譜

由仿真結(jié)果知道，二相編碼信號平方后為單頻信號，其譜寬很小，且不受信噪比影響，而四相編碼信號平方后，為二相編碼信號，其譜寬明顯大于單頻信號，因此我們可以用信號平方譜寬，來區(qū)分二相編碼信號與四相編碼信號。

3 結(jié)束語

隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)信號的調(diào)制方式越來越多樣化，而雷達(dá)輻射源信號的正確識別，是保證雷達(dá)對抗偵察和干擾設(shè)備有效發(fā)揮其作戰(zhàn)效能的重要前提。因此，有必要對雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型進(jìn)行分析和研究，通過對敵方雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型的分析，可以在和平時期收集雷達(dá)情報，了解國外雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，戰(zhàn)時可以對作戰(zhàn)單位提供支援。

雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型識別算法模型，為在信號密集、對抗激烈、動態(tài)多變的戰(zhàn)場電磁環(huán)境下，對雷達(dá)信號脈內(nèi)調(diào)制類型的識別提供一個分析模型。經(jīng)過仿真驗(yàn)證各個算法取得了良好的效果，可以較好的識別簡單脈沖信號等雷達(dá)信號類型，為實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜的戰(zhàn)場電磁環(huán)境中對雷達(dá)信號的識別奠定了理論基礎(chǔ)。

[1]趙國慶.雷達(dá)對抗原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

[2]孫 強(qiáng).雷達(dá)脈內(nèi)分析技術(shù)研究[D].鄭州：解放軍信息工程大學(xué)，2009.

[3]李 軍.綜合電子戰(zhàn)發(fā)展趨勢及對策[J].雷達(dá)與對抗，2001，（5）：11-16.

[4]文 海.雷達(dá)脈壓信號脈內(nèi)特征分析研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2006.

[5]Henry K，Kwok and Douglas L.Jones.Improved Instantaneous Frequency Estimation Using an Adaptive Short-Time Fourier Transform[J]. IEEE Trans.on Signal Processing，2000，（02）：2964-2972.