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任公司，四川 綿陽 621000）

1 問題描述

近年來，隨著反小微目標探測雷達的發(fā)展，雷達需要同時兼顧小微目標和常規(guī)目標探測，因此在發(fā)射波形設(shè)計時，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行補盲。對常規(guī)快速目標，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，但是為實現(xiàn)對探測慢速目標的探測，就需要與長碼脈沖具有相同的速度分辨率，若仍單獨增加短碼脈沖的方法，會極大地浪費時間資源，無法實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速要求。因此需要重新設(shè)計發(fā)射波形，同時滿足距離模糊、近距盲區(qū)和長短碼速度分辨率的要求。

1.1 波形設(shè)計

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

圖1 參差收發(fā)時序

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

圖5 發(fā)射未進行帶通濾波

圖6 脈沖壓縮結(jié)果

下圖為對每個發(fā)射信號進行帶通濾波后，圖7為接收到信號的頻譜，從圖中可知，由于目標2的頻譜經(jīng)過濾波處理后，頻帶外信號較弱，未影響目標1的回波，圖8為脈沖壓縮結(jié)果，從圖中可知，目標1和目標2均被正常檢測出。

圖7 發(fā)射進行帶通濾波

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，對雷達檢測低小慢目標的信號處理方式提出了新的思路。