關于極化測量雷達的信號選擇與處理略談

張永豐中國人民解放軍91604部隊

?

關于極化測量雷達的信號選擇與處理略談

張永豐
中國人民解放軍91604部隊

摘要：本文在傳統極化測量雷達信號處理方法上提出了一種基于模糊函數的新極化測量雷達信號處理方法。本文在模糊函數矩陣的基礎上對刀刃形和軸線重合信號進行了分析，通過仿真實驗對本方法的可行性和優越性進行了驗證。結果證明，該方法不僅適用于分時極化測量體制雷達，瞬時極化測量體制雷達同樣適用。

關鍵字：模糊函數 極化雷達 信號處理

模糊函數是雷達信號處理非常重要的概念之一，為常規雷達信號的選擇和處理提供了理論依據。本文在傳統極化測量雷達信號處理方法上提出了一種基于模糊函數的新極化測量雷達信號處理方法，該方法最大的特點在于放寬了必須正交的要求，因而有效防止了測量誤差。該方法不僅適用于分時極化測量體制雷達，瞬時極化測量體制雷達同樣適用。實際上，任何的時域、頻域、空域隔離的正交極化信號均可以測量目標極化散射矩陣，利用本文提出的新方法，能夠對這些情況進行很好的分析，這就為極化測量、極化雷達信號選擇、設計和處理提供了系統的分析工具［1］。

1　基于模糊函數矩陣的信號處理方法

利用模糊函數矩陣求逆測量目標極化散射矩陣的信號處理流程為：首先，對兩路接收信號進行下變頻，每種信號分別與兩路發射信號對應的匹配濾波器卷積得到4路匹配濾波輸出，檢測這些輸出信號，選擇其中兩路檢測值將目標的頻移、時延；以此為依據對模糊函數矩陣值進行估算，最后通過模糊函數矩陣求逆與4路檢測值運算得到目標的極化散射矩陣測量值。由于篇幅限制，在此不對處理流程進行說明。

2　極化測量信號的選擇

固定載頻脈沖信號是此類信號的典型代表，通過時分、頻分此類信號能夠達到對不同極化通道隔離的目的，從而實現極化的測量。時分是按照時間先后發射兩個極化正交信號對，并且能夠同時實現正交極化雙通道接收；而頻分則是在同一時間內發射載頻不同的兩個正交極化信號，從而實現極化測量，圖1給出的是模糊函數矩陣圖。

從圖1（a）中看出，HV和VH在“0”點前后的一定時延上存在模糊函數峰值，需要注意的是，脈沖寬帶決定了峰值的時寬，時延和脈沖的重復間隔是相等的。這一情況表明，在此分辨率下，無論對與待測對象相近的目標，還是這個距離上的干擾都會影響極化測量，并且這個距離對應的信號傳播時延與脈沖的重復間隔也是相等的，也會影響到極化測量。為了將影響降到最低，應當采取以下措施：第一，在系統頻率分辨率范圍內，應當采用大帶寬信號，增加時間分辨率，將干擾范圍縮小；第二，在符合目標數據率的前提下，PRI的選擇必須要適合，確保干擾、其它目標等不會進入到接收機中。

從圖1（b）中看出，HV和VH在“0”點上下的一定頻移上存在峰值，需要注意的是信號時寬決定了峰值的頻域，頻移值和兩個正交極化通道發射信號頻率差是相等的。這一現象表明，在同一距離分辨單元內，當干擾或者是其它目標和待測目標回波頻率相差與兩路發射信號頻率差相等時，就會影響極化測量。為了將影響降到最低，應當采取以下措施：第一，在信號距離分辨率范圍內，應當采用大時寬信號，只有這樣才能將目標的頻域分辨能力提高，降低頻率對極化測量產生的干擾；第二，兩個極化通道的信號頻率必須是合適的，一定要防止存在其它目標、干擾或者是雜波。

3　結語

經驗證后發現，傳統極化測量方法容易受到諸多因素的影響導致極化散射矩陣測量結果不準確，比如信噪比、信號帶寬等因素。而本文提出的新極化測量方法最大程度避免了這些因素的影響，并且信噪比也非常?。?］。總的來說，與傳統測量方法相比，該方法的結果與真值更加接近，具有明顯的優勢。本文在傳統極化測量雷達信號處理方法上提出了一種基于模糊函數的新極化測量雷達信號處理方法，該方法最大的特點在于放寬了必須正交的要求，因而有效防止了測量誤差。該方法不僅適用于分時極化測量體制雷達，瞬時極化測量體制雷達同樣適用。實際上，任何的時域、頻域、空域隔離的正交極化信號均可以測量目標極化散射矩陣，利用本文提出的新方法，能夠對這些情況進行很好的分析，這就為極化測量、極化雷達信號選擇、設計和處理提供了系統的分析工具。

圖1　固定頻信號模糊函數矩陣圖

圖1中a和b分別為分時和頻分極化測量信號的模糊函數矩陣。通過圖1能夠看出，模糊圖的總容積是1，觀察圖1 發現，模糊圖容積更靠近主軸。當信號脈寬比較窄而且時域分辨率比較高的情況下，頻域分辨率表現出下降的情況。雖然時域表現出比較強的抗干擾能力，但是頻域的這項能力卻比較差。反之，信號脈寬如果增加，頻域分辨率也會相應提高，頻域表現出較強的抗干擾能力，而時域的抗干擾能力則比較差［2］。

參考文獻

［1］邱云香.雷達極化散射矩陣測量及脈沖編碼技術研究［D］.哈爾濱工業大學，2015

［2］黃振宇，趙博，戴幻堯，汪連棟，周學全.目標散射矩陣測量新方法的性能比較與分析［J］.系統仿真學報，2015（6）.

［3］杜文韜，廖桂生，楊志偉.極化空時自適應處理性能分析［J］.西安電子科技大學學報（自然科學版），2014（1）.