連續(xù)波雷達載波泄露對消技術分析

姚學斌

（91913部隊，遼寧 大連 116041）

連續(xù)波雷達載波泄露對消技術分析

姚學斌

（91913部隊，遼寧 大連 116041）

連續(xù)波雷達在目標跟蹤、導航等領域都有著極為廣泛的應用，相對于傳統(tǒng)的脈沖雷達，連續(xù)波雷達在對目標跟蹤測量的精度、頻域內抗雜波能力以及動目標區(qū)分識別等都有著較強的優(yōu)勢。但是不足之處是連續(xù)波雷達有著較為嚴重的載波泄露的問題，從而對連續(xù)波雷達的使用性能造成極為嚴重的影響。本文在分析連續(xù)波雷達載波泄露原因的基礎上對幾種常規(guī)的連續(xù)波雷達發(fā)射泄露的抑制方法進行分析闡述，提高連續(xù)波雷達的使用效果。

連續(xù)波雷達；載波泄露；泄露抑制

現(xiàn)代戰(zhàn)爭是電子化、信息化的戰(zhàn)爭，雷達在這一環(huán)節(jié)中起著非常重要的作用，通過使用雷達進行電子對抗進行電磁頻譜控制權的爭奪實現(xiàn)對于戰(zhàn)場信息的獲取與管控。自雷達發(fā)明以來，對抗與反對抗技術在不斷地進步與發(fā)展，提高雷達對于戰(zhàn)場信息的獲取與生存能力是雷達研究與應用中需要考慮的問題。傳統(tǒng)的雷達一直采用的是脈沖雷達的模式，究其原因是由于在收發(fā)雷達的共用天線的單站雷達中，對于連續(xù)波雷達的收發(fā)隔離較為難以控制，從天線出現(xiàn)的發(fā)射泄露嚴重影響了雷達的使用效果，采用脈沖雷達則可以規(guī)避這一問題。連續(xù)波雷達相較于脈沖雷達具有較多的優(yōu)勢也是雷達發(fā)展的一個重要的方向，因此，在連續(xù)波雷達的研究應用中應當做好對于共用天線的收發(fā)隔離，抑制連續(xù)波雷達的發(fā)射泄露，提高連續(xù)波雷達的使用效果。

1.連續(xù)波雷達發(fā)射泄露對雷達接收機造成的影響

連續(xù)波雷達在使用的過程中，由于發(fā)射載波泄露會在雷達的接收端產生嚴重的噪聲干擾。連續(xù)波雷達所產生的載波泄露信號會對于雷達接收機的實際靈敏度產生嚴重的影響，F(xiàn)MCW雷達所發(fā)射的載波信號、接收目標回波信號以及直接耦合信號等所產生的噪聲影響原理如圖1所示。在連續(xù)波雷達所發(fā)射的信號與目標回波信號經過混頻后會產生一定的中頻差拍信號，這一信號會在連續(xù)波雷達的信號接收端產生嚴重的噪聲干擾。在連續(xù)波雷達中對于中頻放大器采用的是一個中心頻率為f的帶通濾波器，其頻帶寬度一般為三角波最高調制頻率的3～4倍左右，通常情況下對于頻帶的帶寬要較3～4倍高。在連續(xù)波雷達發(fā)射所泄露的載波信號產生的直接耦合噪聲信號中的一部分旁瓣會落入到中頻濾波器的通帶內，盡管這一旁瓣信號相較于主瓣信號的功率較低，但是其相對于接收機的輸出電平仍然較大，其所產生的噪聲干擾會對連續(xù)波雷達的實際接收靈敏度產生嚴重的影響。在連續(xù)波信號中都具有一定的噪聲邊帶，這種噪聲邊帶可以分為調幅噪聲邊帶和調相噪聲邊帶，其從發(fā)射機載頻一直延伸到開普勒頻率，從而使得一些噪聲功率落入到了接收機的帶寬之內。在噪聲功率較小是其不會對連續(xù)波雷達的接收機的靈敏度產生明顯的干擾，但是，隨著連續(xù)波雷達發(fā)生功率的提高，這一噪聲影響就會變得極為明顯，泄露所產生的功率會遠遠大于回波功率，從而使得連續(xù)波雷達所接收的回波信號淹沒在噪聲信號中，連續(xù)波雷達無法正常工作，同時在連續(xù)波雷達中由于發(fā)射泄露現(xiàn)象的存在使得連續(xù)波雷達在信號接收時會接收到虛假的多普勒信號，從而使得連續(xù)波雷達系統(tǒng)對虛假的信號產生誤判。為提高連續(xù)波雷達的使用性能需要解決好連續(xù)波雷達接收與發(fā)射之間的隔離問題，避免發(fā)生泄漏載波信號對連續(xù)波雷達的接收造成影響。

2.連續(xù)波雷達收發(fā)信號主要隔離技術

連續(xù)波雷達最主要的是要做好對于收發(fā)信號之間的信號隔離，現(xiàn)今在雷達中主要應用的隔離技術有：時間隔離、頻率隔離、空間隔離以及極化隔離等幾種技術，為確保連續(xù)波雷達的信號接收質量，在連續(xù)波雷達收發(fā)信號中為解決連續(xù)波雷達的發(fā)生泄漏的問題可以采用以下幾種方法：（1）將收發(fā)天線進行分開，接收與發(fā)射信號采用不同的天線。（2）可以采用微波動態(tài)對消環(huán)路來抵消連續(xù)波雷達發(fā)射中的載波泄露信號對連續(xù)波雷達所造成的影響。（3）在連續(xù)波雷達中采用中頻動態(tài)對消環(huán)路在抵消中頻載波泄露信號對連續(xù)波雷達做造成的影響。

3.連續(xù)波雷達載波泄露抑制原理分析

連續(xù)波雷達載波泄露信號對連續(xù)波雷達所造成的影響通常可以將各信號泄露點等效為多個功率反射點的反射信號的疊加。這些泄露信號所造成的功率發(fā)射多是由于各器件之間的連接或是特征阻抗變化以及雷達系統(tǒng)內部泄露所造成的。連續(xù)波雷達多用于對于目標的跟蹤與距離的測量，其接收信號為目標移動所產生的多普勒頻移，因此，連續(xù)波雷達所接收到的信號頻移僅為幾百赫茲，連續(xù)波雷達發(fā)射泄露信號所產生的噪聲中相位造成對連續(xù)波雷達接收系統(tǒng)會產生較大的影響，因此，做好連續(xù)波雷達泄露的對消關鍵是要做好對于連續(xù)波雷達信號所產生的相位噪聲。連續(xù)波雷達泄露信號對消的核心思想就是通過產生各個矢量的相位估計矢量。

3.1連續(xù)波雷達發(fā)射信號泄露對消技術方案

連續(xù)波雷達有多種發(fā)射信號對消技術：（1）微波自適應對消技術，此種技術中所采用的微波對消基本思想是通過在連續(xù)波雷達系統(tǒng)中產生各個泄露信號矢量的反相估計矢量，通過各矢量之間的線性疊加來消除發(fā)射泄露信號對連續(xù)波雷達系統(tǒng)所產生的影響。（2）中頻自適應對消技術相較于微波自適應對消技術的前端處理方案采用的是在中頻對噪聲信號進行處理，且中頻適應對消接收機的體積更小、重量更輕、成本及操作都更有優(yōu)勢，在對發(fā)射泄露信號的噪聲處理方面要較微波對消系統(tǒng)更為優(yōu)秀，但是不足之處是連續(xù)波雷達的接收端需要具有足夠的動態(tài)范圍，確保連續(xù)波雷達接收端不被發(fā)射泄露信號所阻塞或者是飽和產生新的虛假分量。中頻自適應對消系統(tǒng)由主輔兩個通道組成，發(fā)射泄露信號進入到連續(xù)波雷達系統(tǒng)中的接收支路中，用以對消的參考信號通過連續(xù)波雷達發(fā)射機耦合所得，參考信號在連續(xù)波雷達對消系統(tǒng)中分別進入矢量調制器和相關器的誤差信號應以進行相應地運算，從而獲得矢量調制器控制元件的控制權值，在這一控制權值的作用下，矢量調制器模擬輸出與連續(xù)波雷達發(fā)射泄露信號幅值相等相位相反的一個對消信號，從而使得對消信號與連續(xù)波雷達的泄露信號進行兩者之間的線性疊加，從而達到較小系統(tǒng)噪聲的目的。（3）對于FMCW和CW雷達多使用上述兩種對消技術，但是對于調相連續(xù)波雷達則可以使用偽碼來進行調相，從而提高連續(xù)波雷達的工作性，偽碼調相雷達是相位編碼雷達的重要一種，對M序列調相雷達進行對消抑制發(fā)射泄露時，由于發(fā)射泄露所產生的偽碼從連續(xù)波雷達的發(fā)射端到接收端之間的路徑很短，因此，可以不考慮發(fā)射泄露信號所產生的偽碼的延遲時間，認為本地偽碼與發(fā)射泄露信號所產生的偽碼之間是同步的，從而將延遲鎖定環(huán)提取泄露信號中的偽碼認定為延時參考碼。

4.連續(xù)波雷達泄露信號對消系統(tǒng)設計

對于某連續(xù)波波雷達采用的是PMCW和CW兩種工作方式，對于接收系統(tǒng)需要具有大動態(tài)、低噪聲、超寬信號等的要求，為實現(xiàn)其對于大動態(tài)指標的要求，需要對連續(xù)波雷達發(fā)射泄露信號進行對消處理，確保連續(xù)波雷達的測量質量。

連續(xù)波雷達對消系統(tǒng)的接收機的接收通道由微波對消模塊、前端模塊以及中頻對消模塊和中放模塊等組成，接收機接收到的回波信號進入到微波對消模塊后實現(xiàn)自適應對消，待其進入到前端模塊后在模塊中實現(xiàn)X波段的寬帶放大、鏡像抑制濾波和第一混頻得到的第一中頻信號，而后對信號進行第二次混頻得到第二中頻，回波信號經過前端模塊變成中頻輸出后將再次進入中頻對消，將對消后的信號送入到中放模塊中，在該模塊中中頻信號被放大成兩路分別進入中頻信號處理機和對放模塊得到最終的輸出信號。

結語

連續(xù)波雷達在軍事應用領域具有極強的優(yōu)勢，但是其所具有的載波泄露問題對連續(xù)波的使用性能產生極為嚴重的影響，本文在分析連續(xù)波雷達載波泄露原因及類型的基礎上對幾種常見的連續(xù)波雷達的發(fā)射泄露對消技術方法進行分析闡述。

［1］郭聯(lián)合，王東進.毫米波連續(xù)波雷達載波泄露對消［J］.現(xiàn)代雷達，2001，23（4）：41-45.

［2］沈新江，李世翔.連續(xù)波雷達中頻對消技術研究［J］.上海航天，1998（2）：37-40.

［3］趙青.Ka頻段射頻對消連續(xù)波雷達前端研制［J］.電訊技術，2012，52（6）：964-968.

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