徐光磊
(四川九洲防控科技有限責(zé)任公司,四川 綿陽(yáng) 621000)
近年來(lái),隨著反小微目標(biāo)探測(cè)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(cè),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(duì)常規(guī)快速目標(biāo),由于對(duì)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(zhǎng)碼脈沖一樣的速度分辨率,但是為實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)慢速目標(biāo)的探測(cè),就需要與長(zhǎng)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(huì)極大地浪費(fèi)時(shí)間資源,無(wú)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(mǎn)足距離模糊、近距盲區(qū)和長(zhǎng)短碼速度分辨率的要求。
為最大限度地利用時(shí)間資源,將短碼嵌入在長(zhǎng)碼時(shí)序內(nèi),有效地解決近距盲區(qū)和速度分辨率的問(wèn)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(zhǎng)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(zhǎng)碼信號(hào)與短碼信號(hào)若采用相同的頻率和帶寬,在長(zhǎng)碼目標(biāo)回波與短碼目標(biāo)回波重疊時(shí),短碼和長(zhǎng)碼回波會(huì)相互干擾,影響目標(biāo)檢測(cè),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(zhǎng)碼和短碼采用相同的頻率時(shí),長(zhǎng)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(duì)回波進(jìn)行處理時(shí),長(zhǎng)碼回波會(huì)抬升底噪,形成虛警;在采用長(zhǎng)碼的脈壓系數(shù)對(duì)回波進(jìn)行處理時(shí),短碼回波會(huì)抬升底噪,形成虛警。因此,為長(zhǎng)碼和短碼在處理時(shí)的互相干擾問(wèn)題,需要將短碼回波信號(hào)和長(zhǎng)碼回波信號(hào)進(jìn)行分離,在目標(biāo)回波不可預(yù)知,無(wú)法實(shí)現(xiàn)距離分離的情況下,需要采用通過(guò)頻率分集的方式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)碼信號(hào)和短碼信號(hào)的分離。
圖4 算法流程
假設(shè),某雷達(dá)的采樣率為200MHz,信號(hào)帶寬為10MHz,長(zhǎng)碼信號(hào)的中心頻率為175MHz,短碼信號(hào)的中心頻率為125MHz,信號(hào)PRI為80us,長(zhǎng)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(hào)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(hào)強(qiáng)度比目標(biāo)1回波信號(hào)強(qiáng)度高45dB。當(dāng)發(fā)射信號(hào)未采用帶通濾波時(shí),圖5為接收信號(hào)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(hào)頻譜雖然源于目標(biāo)2的回波頻譜,但是由于其回波信號(hào)較弱,仍被擴(kuò)展頻譜淹沒(méi)。圖6為脈沖壓縮結(jié)果,從圖中可知,目標(biāo)1的回波信號(hào)被嚴(yán)重干擾,因此無(wú)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(duì)每個(gè)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行帶通濾波后,圖7為接收到信號(hào)的頻譜,從圖中可知,由于目標(biāo)2的頻譜經(jīng)過(guò)濾波處理后,頻帶外信號(hào)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(cè)出。
圖7 發(fā)射進(jìn)行帶通濾波
圖8 脈沖壓縮
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(zhǎng)短碼速度分辨率之間的矛盾,可在滿(mǎn)足高數(shù)據(jù)率條件下有效檢出目標(biāo),對(duì)雷達(dá)檢測(cè)低小慢目標(biāo)的信號(hào)處理方式提出了新的思路。