一種基于頻率分集的參差波形

徐光磊

（四川九洲防控科技有限責(zé)任公司，四川 綿陽 621000）

1 問題描述

近年來，隨著反小微目標(biāo)探測雷達(dá)的發(fā)展，雷達(dá)需要同時(shí)兼顧小微目標(biāo)和常規(guī)目標(biāo)探測，因此在發(fā)射波形設(shè)計(jì)時(shí)，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(jìn)行補(bǔ)盲。對常規(guī)快速目標(biāo)，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(shí)現(xiàn)對探測慢速目標(biāo)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(dú)增加短碼脈沖的方法，會極大地浪費(fèi)時(shí)間資源，無法實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速要求。因此需要重新設(shè)計(jì)發(fā)射波形，同時(shí)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(shè)計(jì)

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

圖1 參差收發(fā)時(shí)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(biāo)回波與短碼目標(biāo)回波重疊時(shí)，短碼和長碼回波會相互干擾，影響目標(biāo)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(dāng)長碼和短碼采用相同的頻率時(shí)，長碼和短碼具有很強(qiáng)的相關(guān)性，在采用短碼的脈壓系數(shù)對回波進(jìn)行處理時(shí)，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(jìn)行處理時(shí)，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(shí)的互相干擾問題，需要將短碼回波信號和長碼回波信號進(jìn)行分離，在目標(biāo)回波不可預(yù)知，無法實(shí)現(xiàn)距離分離的情況下，需要采用通過頻率分集的方式實(shí)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(shè)，某雷達(dá)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(biāo)1距離為9.3km，目標(biāo)2距離為0.3km，接收機(jī)輸出中頻信號為150MHz。有上述條件可知，目標(biāo)1回波落入短碼脈沖回波區(qū)，與目標(biāo)2回波重疊，且目標(biāo)2回波信號強(qiáng)度比目標(biāo)1回波信號強(qiáng)度高45dB。當(dāng)發(fā)射信號未采用帶通濾波時(shí)，圖5為接收信號的頻譜，從圖中可知，目標(biāo)2回波頻譜幅度較高，目標(biāo)1回波信號頻譜雖然源于目標(biāo)2的回波頻譜，但是由于其回波信號較弱，仍被擴(kuò)展頻譜淹沒。圖6為脈沖壓縮結(jié)果，從圖中可知，目標(biāo)1的回波信號被嚴(yán)重干擾，因此無法壓縮。

圖5 發(fā)射未進(jìn)行帶通濾波

圖6 脈沖壓縮結(jié)果

下圖為對每個(gè)發(fā)射信號進(jìn)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(biāo)2的頻譜經(jīng)過濾波處理后，頻帶外信號較弱，未影響目標(biāo)1的回波，圖8為脈沖壓縮結(jié)果，從圖中可知，目標(biāo)1和目標(biāo)2均被正常檢測出。

圖7 發(fā)射進(jìn)行帶通濾波

圖8 脈沖壓縮

2 結(jié)語

從仿真結(jié)果看，采用了頻率分集算法設(shè)計(jì)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(biāo)，對雷達(dá)檢測低小慢目標(biāo)的信號處理方式提出了新的思路。