基于末制導(dǎo)回波信號的干擾特性測試系統(tǒng)設(shè)計

白曉煊

摘要：為了測試末制導(dǎo)雷達在復(fù)雜電磁環(huán)境下受到的干擾，從而輔助判別其抗干擾能力，本文設(shè)計了基于末制導(dǎo)回波信號的干擾特性測試系統(tǒng)，重點論述了系統(tǒng)工作原理、功能結(jié)構(gòu)和技術(shù)實現(xiàn)。設(shè)計工作解決了脈沖壓縮積累、雷達信號處理和特征參數(shù)提取等關(guān)鍵技術(shù)，測試系統(tǒng)在實際工作中發(fā)揮了重要作用。

關(guān)鍵詞：回波信號；測試系統(tǒng)；干擾特性

中圖分類號：TN959.21 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0197-02

隨著電子干擾技術(shù)的日益發(fā)展，末制導(dǎo)雷達的工作環(huán)境日趨復(fù)雜。如何在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，判別末制導(dǎo)雷達所受到的干擾，從而為評估末制導(dǎo)雷達抗干擾性能？這是一個值得深入研究的課題。干擾測試系統(tǒng)通過接收末制導(dǎo)雷達發(fā)射信號、目標(biāo)回波信號和干擾信號，進行一系列處理，得出末制導(dǎo)雷達實際受干擾參數(shù)，從而為評估末制導(dǎo)雷達在不同干擾環(huán)境下的抗干擾性能提供依據(jù)。

1 測試系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。測試系統(tǒng)設(shè)計2個獨立接收單元，即發(fā)射信號接收單元和回波信號接收單元，分別用于接收末制導(dǎo)雷達發(fā)射信號和目標(biāo)回波及干擾信號。主要功能組件包括：發(fā)射信號接收盒、回波信號接收盒、瞬時測頻盒、中頻信號采集板、視頻信號采集板、控制計算機和存儲電子盤。

1.2 測試系統(tǒng)功能設(shè)計

為達到測試干擾信號的目的，測試系統(tǒng)功能設(shè)計如下：采集存儲末制導(dǎo)雷達發(fā)射信號、目標(biāo)回波信號，提取各個信號的波形、脈寬和幅度；采集存儲干擾傳輸衰減測試信號，對頻譜儀進行程控，完成對微波信號空間傳輸衰減測量。

1.3 系統(tǒng)工作原理

瞬時測頻接收機盒對末制導(dǎo)雷達發(fā)射信號進行測頻，并引導(dǎo)本振進行工作，本振信號同時送往發(fā)射信號接收盒和回波信號接收盒；發(fā)射信號接收盒和回波信號接收盒分別輸出2路中心頻率為60MHz的中頻信號，其中一路中頻信號送到中頻信號采集板進行采樣另一路直接輸出送外接采集設(shè)備；中頻信號采集板對接收到的中頻信號進行采集、緩存、脈沖壓縮和積累等處理，并將處理結(jié)果送控制計算機主板，控制計算機主板完成數(shù)據(jù)存儲、顯示、分析和通訊等功能；控制計算機通過視頻信號采集板采集末制導(dǎo)輸出模擬信號，通過數(shù)據(jù)接口采集末制導(dǎo)雷達輸出的數(shù)據(jù)信號，對數(shù)據(jù)進行分析處理。

2 測試系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.1 脈沖壓縮與積累

目標(biāo)回波信號的采集將受到距離、大氣衰減、發(fā)射接收天線偏離中心軸、發(fā)射功率及有源干擾等因素影響，為消除這些影響，設(shè)計中采用對中頻信號進行采集、壓縮，通過多種算法處理，大大提高在低信噪比的信號中解析出回波信號幅度參數(shù)的能力。信號參數(shù)調(diào)制方式設(shè)計為相位編碼、線性（非線性）調(diào)頻或非相參脈沖調(diào)制，重復(fù)周期為100～1500μs，脈寬為0.2～500μs；脈沖壓縮處理時間設(shè)計為≤0.7Tr（Tr為雷達重復(fù)周期）；脈沖積累個數(shù)設(shè)計為4～200可調(diào)。

2.2 末制導(dǎo)雷達信號處理

對末制導(dǎo)雷達載體和目標(biāo)位置、航向和導(dǎo)引頭機械軸角等數(shù)據(jù)，實時進行平滑插值，使其數(shù)據(jù)間隔分別與雷達重復(fù)周期和輸出信號組采集周期一致；視頻信號采集處理板以100Hz的采集速度采集末制導(dǎo)雷達的模擬信號；中頻信號采集處理板產(chǎn)生10毫秒周期的中斷信號給控制計算機主板，控制計算機的中斷處理程序讀取視頻信號采集板采集的各路模擬信號。

2.3 特征參數(shù)提取

2.3.1 寬度/幅度提取

分別對壓縮-積累前后的雷達回波、干擾信號進行脈沖寬度、幅度提取。因為單個周期的信號非常弱，多數(shù)情況下信號淹沒在噪聲中，對信號的寬度/幅度提取是在壓縮積累后進行的，由于壓縮積累的數(shù)字處理增益很高，這樣就能把信號從淹沒的噪聲中提取出來。

定頻脈沖信號的寬度幅度提取是在積累后進行的。相參積累處理方式下，N個周期距離選通信號內(nèi)的回波/干擾信號采樣值按照距離排列，相同距離的采樣值為一組加海明窗后做256點FFT，加海明窗后，頻譜峰值會降低，譜線寬度為，以頻譜上最大功率點為中心左右取數(shù)字頻率（點）在頻域做功率積分，計算出該距離點的功率值；相參積累的選通寬度最多為12微秒，基帶數(shù)據(jù)率為20MHz，所以相參積累最多做240個256點FFT，得到距離選通內(nèi)每個距離點的功率值，選取所有距離點相參積累功率最大值的一半為門限，計算回波/干擾信號的寬度，計算回波/干擾寬度內(nèi)信號相參積累功率的均值并且做海明窗的功率補償后得到信號的幅度、功率。定頻脈沖信號的非像參積累就是多個周期相同距離點的功率平均，以最大功率值一半為門限，計算回波/干擾信號的寬度，計算回波/干擾寬度內(nèi)信號功率的均值得到信號的幅度、功率。

線性調(diào)頻信號或相位編碼信號采用脈沖壓縮的的處理方法。由于無法事先知道信號的特征，所以采用發(fā)射信號自相關(guān)得到信號的處理增益，然后用發(fā)射信號和回波/干擾信號做脈沖壓縮得到脈壓峰值，脈壓峰值除去處理增益得到回波/干擾信號的幅值。為了降低旁瓣，需要加海明窗，功率計算時要相應(yīng)地做補償?shù)玫叫盘柕膶嶋H功率值。

2.3.2 干信比解算

對雷達回波、干擾信號進行幅度/功率轉(zhuǎn)換，分別進行壓縮-積累前后干信比解算。

2.3.3 波形近似度和缺失度解算

3 結(jié)語

基于末制導(dǎo)回波信號的干擾特性測試系統(tǒng)已經(jīng)完成設(shè)計，其工作界面如圖2所示。干擾測試系統(tǒng)接收末制導(dǎo)雷達發(fā)射信號、目標(biāo)回波信號和干擾信號，經(jīng)過處理后得出干擾信號參數(shù)，為輔助評估末制導(dǎo)雷達在不同干擾環(huán)境下的抗干擾性能提供了有效手段。

參考文獻

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