通信化雷達探測技術(shù)

侯瑞 康耀興

摘要：在無線電技術(shù)發(fā)展過程中，雷達與通信是最重要應(yīng)用方式。根據(jù)不同的功能以及頻段對雷達與通信系統(tǒng)進行獨立設(shè)計開發(fā)。雷達的主要功能是對目標物進行探測和識別，而通信的主要功能是對不同設(shè)備之間的信息進行傳輸。但是隨著數(shù)據(jù)傳輸要求越來越高，電磁頻譜出現(xiàn)過度擁擠的概率在不斷增加。各種武器平臺面臨的威脅更大，并且電磁環(huán)境也更加復(fù)雜，如果仍然使用單一電子設(shè)備可能會與未來戰(zhàn)場作戰(zhàn)形式多樣化需求不適應(yīng)。這就需要對通信化雷達探測技術(shù)進行研究和分析，掌握通信化雷達探測技術(shù)的設(shè)計要點，充分發(fā)揮雷達通信一體化系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：雷達探測技術(shù);雷達通信一體化;系統(tǒng)研究

一、通信化雷達探測技術(shù)概述

通信化雷達探測技術(shù)指的是雷達以及通信一體化的技術(shù)。雷達通信一體化在運用過程中需要在共用硬件平臺上實現(xiàn)雷達探測功能以及通信功能，在對目標進行探測與跟蹤的同時，可以進行無線設(shè)備之間的信息傳輸。在雷達探測過程中，可以利用通信系統(tǒng)對采取的目標信息進行傳輸。

現(xiàn)階段，在雷達通信一體化研究過程中，可以按照時域、空域以及頻域分為時間共享、子波束共享以及一體化信號共享三種。其中時間共享是促進通信化雷達探測技術(shù)發(fā)展的最簡單方案，只需要加載轉(zhuǎn)換開關(guān)就能夠?qū)崿F(xiàn)天線發(fā)射端以及接收端共用;而子波束共享方法主要是通過對不同子陣列組合配置方法實現(xiàn)硬件平臺共用。一體化信號共享方法與前兩種共享方案存在一定差異。在一體化信號共享方法設(shè)計過程中，雷達系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)在時域與空域上并沒有分離，以疊加的方式將共享信號加載在雷達信號上，從而實現(xiàn)雷達通信一體化[1]。

二、通信化雷達探測技術(shù)設(shè)計要點

（一）全共享波形設(shè)計

在雷達通信一體化設(shè)計過程中，需要進行全共享波形設(shè)計。全共享波形設(shè)計方法主要包括以下方面：第一，通信與探測步行疊加的全共享波形設(shè)計。在設(shè)計過程中，要先獨立完成通信與探測過程設(shè)計，然后直接疊加成為全共享波形。疊加合成的全共享波形一般采取的方式是相互正交波形，能夠?qū)δ繕诉M行探測，同時完成信息傳輸。在系統(tǒng)運行時以Up-Chirp信號作為通信波形，Down-Chirp信號為雷達探測波形，在接收端設(shè)置獨立接收機，可以進行信息傳輸工作。但是這兩種信號之間存在較強干擾，會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響。第二，基于探測波形的全共享波形設(shè)計。在設(shè)計時，需要將通信信息調(diào)制到探測信號上，然后將探測信號作為傳輸信號的載體。在表示通信信息時，可以直接使用探測信號脈沖間存在的參數(shù)變化表示通信信息。起始、終止與步進頻率、相位、脈沖寬度等都可以表示通信信息。第三，以通信波形為基礎(chǔ)的全共享波形設(shè)計。可以直接使用具有良好通信能力的通信波形作為共享波形使用。例如使用IFM信號擴頻通訊信號，完成共享模型設(shè)計，能夠充分發(fā)揮其大帶寬作用，保證良好的探測性能[2]。

（二）自干擾抑制設(shè)計

在通信化雷達探測技術(shù)設(shè)計研究過程中，雷達通信一體化的全共享機制可以利用收發(fā)分置機制，可以確保接收端在接收信號的同時能夠獲取本機的發(fā)射泄漏信號，并且一般情況下，泄漏信號的回波比接收的有效目標回波更高。這就導致泄漏信號會淹沒有效信號，甚至會使接收機處于飽和阻塞的狀態(tài)。因此，需要抑制泄露的自干擾信號，這是通信化雷達探測技術(shù)設(shè)計過程中的重要內(nèi)容。要提高有效信號的信噪比，才能夠保證雷達通信一體化系統(tǒng)的探測與通信能力。在開展自干擾抑制設(shè)計時，主要包括被動以及主動兩種方式。其中被動自干擾抑制采用的方法是減少接收以及發(fā)射時間之間的耦合，擴大發(fā)射以及接收之間的隔離度。這樣能夠降低在信息接收時接收通道收到的自干擾信號功率。一般包括收發(fā)基陣分離以及收發(fā)通道隔離兩種。

除了被動自干擾抑制以及主動自干擾抑制方法之外，多級干擾抑制也是應(yīng)用比較普遍的自干擾抑制方法。為了提高通信化雷達探測系統(tǒng)的自干擾抑制水平，需要對多種干擾抑制方法進行綜合應(yīng)用，這就是多級干擾抑制方式。多級干擾抑制方式可以以信號傳輸過程為基礎(chǔ)，在信號接收端、數(shù)字電路以及模擬電路三方面開展信號干擾抑制工作，如圖1所示。在多級干擾抑制設(shè)計時，各級消除能力之間存在一定的制約性，被動自干擾抑制內(nèi)空間隔離會對模擬抑制干擾抑制能力產(chǎn)生影響，而模擬域信號的一些參數(shù)以及模擬器件的性能會對抑制干擾能力產(chǎn)生影響。

（三）共享信號處理設(shè)計

在自干擾抑制設(shè)計工作后，提高了接收信號的信噪比。這時，需要對處理端所面臨的問題進行有效解決，要采取合理措施保證正確解調(diào)接收信號，同時提取有效的目標信息。第一，共享信號通信處理。在通信化雷達探測系統(tǒng)中，為了能夠正確解調(diào)通信信息，需要估計信道，減少信號衰落以及碼間之間存在的干擾，從而降低誤碼率。此外，對正交頻分復(fù)用信號進行處理時，可以使用探測信號完成多普勒因子估計，然后以多普勒因子為基礎(chǔ)對信號進行重新采樣，達到消除載波間干擾的目的。利用共享信號處理方法可以保證通信化雷達探測系統(tǒng)對接收信號進行正確解調(diào)，保證信息傳輸?shù)目煽啃?。第二，對共享信號進行探測處理。在優(yōu)化通信化雷達探測系統(tǒng)的過程中，以通信信息補償為基礎(chǔ)，利用子空間投影方法可以估計目標距離以及多普勒超分辨。

三、結(jié)語

總而言之，在通信化雷達探測技術(shù)發(fā)展過程中，需要根據(jù)雷達系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)的各自特點，開展通信化雷達探測系統(tǒng)設(shè)計研究工作。需要從全共享波形設(shè)計、自干擾抑制設(shè)計以及共享信號處理設(shè)計風方面出發(fā)，確保通信化雷達探測技術(shù)具有良好的探測以及通信性能。這樣才能在軍事領(lǐng)域充分發(fā)揮通信化雷達探測技術(shù)的優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]肖博， 霍凱， 劉永祥. 雷達通信一體化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 電子與信息學報， 2019， 41（03）：236-247.

[2]李璞玉. 雷達通信一體化信號識別研究[D].

[3]曾瑞琪， 劉方正， 姜秋喜，等. 雷達通信一體化的六種主要技術(shù)體制[J]. 現(xiàn)代雷達， 2019（2）.