雷達(dá)通信一體化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

顧凌俊

摘 要 隨著雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于人類(lèi)生產(chǎn)和生活等許多領(lǐng)域，單部雷達(dá)執(zhí)行的任務(wù)變得越來(lái)越繁重，并且常常無(wú)法滿(mǎn)足需求，因此，可以創(chuàng)建一個(gè)集成的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行雷達(dá)通信和形成多部雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)，這樣大大提高了雷達(dá)的性能。本文分析和探索了集成雷達(dá)通信技術(shù)，并簡(jiǎn)要介紹了其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 雷達(dá)通信;集成;設(shè)計(jì);實(shí)施

引言

1集成系統(tǒng)的主要技術(shù)

1.1 雷達(dá)通信綜合傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雷達(dá)系統(tǒng)使用脈沖系統(tǒng)，脈沖雷達(dá)定期以脈沖形式向外部空間發(fā)射電磁波。脈沖持續(xù)時(shí)間只是發(fā)射周期的很小一部分。在脈沖系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)送器發(fā)送脈沖信號(hào)時(shí)，接收器開(kāi)關(guān)工作在“關(guān)閉”狀態(tài)，而當(dāng)發(fā)送器不發(fā)送脈沖信號(hào)時(shí)，接收器開(kāi)關(guān)工作在“開(kāi)”狀態(tài)，準(zhǔn)備接收回波。信號(hào)。通信系統(tǒng)基于雷達(dá)系統(tǒng)，共享信號(hào)處理系統(tǒng)，射頻系統(tǒng)，平臺(tái)天線(xiàn)系統(tǒng)。從操作系統(tǒng)的角度來(lái)看，如果雷達(dá)功率放大器的脈沖功率高，則功率放大器不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，通信系統(tǒng)會(huì)選擇脈沖系統(tǒng)的工作模式，并根據(jù)脈沖工作模式，設(shè)計(jì)一個(gè)雙高速分組通信系統(tǒng)。

1.2 雷達(dá)通信一體化通信信號(hào)技術(shù)

在數(shù)字通信系統(tǒng)中有許多類(lèi)型的通信信號(hào)。通常，增加的旁瓣功率以及相對(duì)大量的相鄰信道的相互干擾，是PSK（相移鍵控）信號(hào)在載波相位上會(huì)發(fā)生突然變化而引起的。由于強(qiáng)烈的信號(hào)干擾，引入帶寬限制濾波器來(lái)過(guò)濾旁瓣也會(huì)使信號(hào)波動(dòng)并降低傳輸質(zhì)量，從而使PSK信號(hào)不適用于通信信號(hào)。在FSK（頻移鍵控）和MSK（最小相移鍵控）信號(hào)中，載波相位在碼元間隔內(nèi)出現(xiàn)線(xiàn)性變化，因此相位連續(xù)變化。碼元間信號(hào)沒(méi)有相位跳變，并且與PSK（相移鍵控）信號(hào)相比，選擇了MSK（最小相移鍵控）信號(hào)作為集成雷達(dá)通信信號(hào)，以有效消除其他的弊端。

1.3 全共享波形設(shè)計(jì)

根據(jù)共享波形設(shè)計(jì)方法，完全共享系統(tǒng)是其中通信信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)被疊加的完全共享波形，基于檢測(cè)的波形完全共用波形以及基于通信波的全共用信號(hào)。完全共用的通信波形與探查波形首先分別生成，然后直接重合并組合為完全共享的信號(hào)。疊加的完全共用信號(hào)使用兩個(gè)相互交織的信號(hào)分別實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的探測(cè)和信息方面的傳遞功能。2003年，馬克·羅伯頓（MarkRoberton）提出了一種基于Chirp信號(hào)的集成雷達(dá)通信系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，通信和雷達(dá)信號(hào)是獨(dú)立生成的，并且兩個(gè)信號(hào)疊加在一起可以生成完美的共用信號(hào)。該系統(tǒng)使用Up-Chirp信號(hào)作為通信信號(hào)，使用Down-Chirp信號(hào)作為雷達(dá)檢測(cè)信號(hào)，并在接收側(cè)使用獨(dú)立的接收器，但是這兩個(gè)信號(hào)之間的干擾卻影響了系統(tǒng)，這也是一個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)的探測(cè)系統(tǒng)通常使用線(xiàn)性調(diào)頻（LFM）信號(hào)，可以將其疊加在通信信號(hào)上，以提高雷達(dá)系統(tǒng)的干擾能力并減少攔截的可能性[1]。

由于將通信信號(hào)和探測(cè)的信號(hào)直接疊加并且合并共享信號(hào)，因此信號(hào)之間相互的干擾嚴(yán)重，功率利用率低，并且接收側(cè)的信號(hào)分離困難。到目前為止，在這一領(lǐng)域的研究相對(duì)較少。將通信信息調(diào)制到采集信號(hào)上，以使采集信號(hào)成為發(fā)送信號(hào)的載體。通常的方法使用所獲取信號(hào)的脈沖之間的參數(shù)的變化來(lái)表示通信的信息。諸如脈沖開(kāi)始的頻率，結(jié)束頻率，步進(jìn)的頻率，相位，寬度和重復(fù)周期之類(lèi)的參數(shù)可以表征通信信息。

1.4 雷達(dá)通信集成工作流程設(shè)計(jì)

有必要設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作流程，以確?；诩衫走_(dá)通信時(shí)序的集成系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)打開(kāi)并進(jìn)行的時(shí)，首先進(jìn)入雷達(dá)模式，生成發(fā)射單元的幅相控制的代碼，供發(fā)射器控制雷達(dá)波束和掃描空間。雷達(dá)的波束發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，將對(duì)雷達(dá)的回波進(jìn)行處理以獲得目標(biāo)位置方面的信息。此時(shí)，系統(tǒng)切換到通信模式，將目標(biāo)位置方面的信息調(diào)為RF信號(hào)，然后將其發(fā)送到其他雷達(dá)。在接收到信號(hào)后，另一臺(tái)雷達(dá)通過(guò)解調(diào)和解碼獲得目標(biāo)的信息，并返回到結(jié)束的標(biāo)志以完成此通信用時(shí)。此時(shí)，系統(tǒng)將再次處于雷達(dá)模式[2]。

1.5 安全探測(cè)和通信集成技術(shù)

當(dāng)今的電子對(duì)抗對(duì)系統(tǒng)的安全性提出了越來(lái)越高的要求。由于水下檢測(cè)和通信集成技術(shù)的原因，共享信號(hào)不同于公共單個(gè)通信信號(hào)和探測(cè)信號(hào)，因?yàn)榘l(fā)送的共享信號(hào)具有通信和探測(cè)功能。使用寬帶通信信號(hào)作為有源聲吶照明的光源，基于通信信號(hào)集成水下檢測(cè)和通信，可提供更好的時(shí)間和頻率分辨率，但通信源的發(fā)射水平低于傳統(tǒng)有源聲吶，處理需要時(shí)間的積累。檢測(cè)距離。由于聲源電平低和非傳統(tǒng)的聲吶活動(dòng)信號(hào)的形式，降低敵人的警覺(jué)并在一定程度上增加系統(tǒng)的安全性。聲波是長(zhǎng)距離水下無(wú)線(xiàn)通信的唯一可靠載體，并且嚴(yán)重依賴(lài)水下聲通信來(lái)進(jìn)行越來(lái)越多的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)，資源開(kāi)發(fā)以及軍事潛艇目標(biāo)的遠(yuǎn)程控制和調(diào)度。除了可靠性之外，通信技術(shù)還提出了信息安全要求。集成的檢測(cè)與通信技術(shù)，基于水下的檢測(cè)信號(hào)，將通信信號(hào)調(diào)制為檢測(cè)信號(hào)，并修改檢測(cè)信號(hào)的參數(shù)，以達(dá)到信息傳輸?shù)哪康?。通信信息隱藏在檢測(cè)信號(hào)中，因此可以輕松地誤導(dǎo)敵人，以降低了通信信息的攔截速度，提高通信信息的安全性[3]。

2結(jié)束語(yǔ)

雷達(dá)通信集成可確保充分利用雷達(dá)硬件資源，提高資源利用率并增強(qiáng)抗干擾能力。同時(shí)，它消除了單個(gè)雷達(dá)的性能瓶頸，極大地提高了雷達(dá)檢測(cè)性能并滿(mǎn)足了社會(huì)增長(zhǎng)的需求。在本文中，我們基于對(duì)集成雷達(dá)通信技術(shù)的分析和研究，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了用于多雷達(dá)的集成平臺(tái)，相關(guān)技術(shù)不斷成熟，將確保一體化雷達(dá)通信將在其他領(lǐng)域得到廣泛的使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙紅.雷達(dá)通信一體化共享信號(hào)設(shè)計(jì)與處理算法研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2019.

[2] 李金澤.通信雷達(dá)一體化信號(hào)設(shè)計(jì)與處理[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2019.

[3] 梁雪玲.雷達(dá)通信一體化波形設(shè)計(jì)與多假設(shè)跟蹤[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2019.