基于脈沖多普勒體制的火控雷達重頻選擇方法

趙海剛

摘要：當前的火控雷達多采取脈沖多普勒體制，其在目標截獲階段需要快速檢測到引導數據所指示的目標，而受距離盲區、速度盲區及引導數據精度等因素的約束，雷達所使用的工作重頻的可檢測區域是否能覆蓋目標，將直接影響到對目標的快速捕獲和跟蹤，進而決定雷達所從屬的武器系統對目標的火力反擊速度。文中提出一種在這些約束條件下重頻集合的選取方法，并結合仿真進行了說明。

關鍵詞：脈沖多普勒;盲區;引導精度;重頻集合

中圖分類號：TN957.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0048-02

0 引言

在多數雷達設計中，火控雷達通常為脈沖多普勒雷達，因而受發射脈沖形成的距離盲區及地雜波、箔條雜波及氣象雜波等形成的速度盲區、引導數據精度等因素的影響，如何在這些約束條件下盡可能的使得所要跟蹤的目標在截獲階段處于檢測可見區內，從而使得雷達盡可能快的捕獲和跟蹤到該目標，成為脈沖多普勒體制的火控雷達工作參數設計的重要步驟，即要求目標位于雷達波束范圍內且雷達改善因子足夠的前提下，所選取的重頻應盡可能的覆蓋所要檢測的距離及速度范圍。

基于以上分析，本文將重點介紹一種基于脈沖多普勒體制的火控雷達重頻集合選取方法。

1 距離及速度可檢測區域計算方法

現代典型脈沖多普勒雷達的工作流程如圖1所示。

1.1 距離可檢測區域計算方法

（1）距離盲區對檢測區域的影響。對脈沖雷達而言，在一個雷達重復周期內，發射機在發射脈沖的過程中，其接收機處于關閉狀態，因此在接收期得到的數據不包含發射期所對應的最大距離R=0.5cτ，式中，c為真空中的光速，τ為發射脈寬。

（2）引導精度對檢測區域的影響。如上文所述，對脈沖多普勒雷達而言，引導數據精度為制約其工作重頻所能覆蓋的距離檢測范圍的重要因素，其直接決定雷達在當前信號處理周期內要檢測的距離波門寬度，因此，所選取的重頻其可檢測區域至少應覆蓋引導數據精度覆蓋的范圍。

綜合距離盲區及引導精度對檢測區域的影響，可以得出在選取檢測重頻時距離的可檢測范圍應為：

式中，Am表示距離模糊次數，Am=1，2，3，…N，Rac表示距離引導精度，Rlb表示該重頻覆蓋距離范圍的下界，Rub則表示上界。

1.2 速度可檢測區域的計算方法

（1）雜波對檢測區域的影響。對使用MTI或MTI進行目標檢測的雷達而言，濾波器的凹口位置主要由進入雷達的雜波其頻譜特征決定，并且由于多普勒域的周期性，這些凹口將以模糊速度為周期，規律的出現在整個速度檢測范圍內。

（2）引導精度對檢測區域的影響。與距離引導精度對檢測區域的影響類似，速度引導精度也將對直接決定當前信號處理周期內要檢測的速度波門寬度，所選取的重頻其可檢測區域至少應覆蓋引導數據精度覆蓋的范圍。

綜合速度盲區及引導精度對檢測區域的影響，可以的處在選取檢測重頻時速度的可檢測范圍應為：

式中，An表示速度模糊次數，An=1，2，3，…N，vc表示雜波譜的速度最大值，Vac表示速度精度，Vlb表示該重頻覆蓋距離范圍的下界，Vub則表示上界。

2 重頻集合的選取方法

根據式（1）和式（2）可以得出，任一重頻具有較為規則的距離速度可檢測區域，為盡可能的覆蓋雷達的距離及速度的作用范圍，需要將其進一步擴展以使可檢測區域盡可能大，因此需要進一步選取其他重頻，選取方法為：以第一個確定的重頻為中心，然后再確定其他的重頻，所選的其他重頻應盡可能的互相覆蓋各自的距離及速度盲區。最終選取的重頻構成雷達的工作重頻集合，假設以22KHz重頻為中心，根據本文所述方法，選取參數設置為：Vac=±60m/s，Rac= ±300m，τ=6μs，Vc=3m/s，重頻集合元素個數限定為6個，然后，利用本文提出的方法最終確定的重頻集合為：16.7KHz，18KHz，22KHz，27KHz，32KHz，36KHz，從圖2中可以看出，所選取的重頻集合覆蓋了90%以上的距離速度待檢測區域。

3 結語

雷達重頻的選擇是進行雷達工作參數設計的關鍵步驟，其主要難點在于在引導精度、距離及速度盲區、重頻集合元素個數限制等約束條件下對重頻的優化設計，本文通過對這些因素在重頻選取過程的影響，較為仔細的介紹了重頻集合的選取方法，為脈沖多普勒雷達進行參數設計過程中的重頻選取工作提供了有效的解決方法。

參考文獻

[1] Merrill I.Skolnik雷達手冊（第三版）[M].2010.

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