基于PNFM-LFM復(fù)合調(diào)制的探測(cè)干擾共享波形設(shè)計(jì)

熊國(guó)淼，李云鵬，李鵬蛟，陳超

1. 空軍航空大學(xué) 航空作戰(zhàn)勤務(wù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130000

2. 航空工業(yè)沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，沈陽(yáng) 110034

當(dāng)前，雷達(dá)電子戰(zhàn)一體化的理念正在從傳統(tǒng)的“硬件共享”向著深度融合的“能量共享”發(fā)生轉(zhuǎn)變，以期打破兩類裝備各自成體系的瓶頸，向著雷電深層次兼容的方向發(fā)展，其焦點(diǎn)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)“信號(hào)共享”，即一種集探測(cè)與干擾于一體的共享信號(hào)波形，又稱為“共享信號(hào)”[1]，雷電一體化深度融合的關(guān)鍵所在恰是探測(cè)干擾共享信號(hào)波形設(shè)計(jì)。隨著陣列天線技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及功率管控技術(shù)的高速發(fā)展，研究新型“探測(cè)干擾共享”的信號(hào)樣式，實(shí)現(xiàn)“能量共享”，不僅成為一種可能，更是一個(gè)極其緊迫且關(guān)鍵的研究方向，部分專家、學(xué)者已對(duì)其做了相關(guān)的理論研究。

早期文獻(xiàn)[2-7]中提出的探測(cè)干擾共享信號(hào)大部分是通過(guò)隨機(jī)二相碼、隨機(jī)脈位以及隨機(jī)周期之間的排列組合調(diào)制，或者通過(guò)利用遺傳算法[8]、混沌算法[9]等增強(qiáng)共享信號(hào)的隨機(jī)性，從而提高共享信號(hào)的干擾效果。但要作為干擾信號(hào)，信號(hào)的干擾帶寬是設(shè)計(jì)探測(cè)干擾一體化信號(hào)波形的關(guān)鍵所在[10]。在此研究現(xiàn)狀下，文獻(xiàn)[11]提出了一種隨機(jī)跳頻干擾作為探測(cè)干擾共享信號(hào)設(shè)想；文獻(xiàn)[12]利用梳狀譜信號(hào)的正交性特點(diǎn)，提出了一種正交梳狀譜型探測(cè)干擾共享信號(hào)波形；文獻(xiàn)[13] 提出了一種基于雙載頻偽隨機(jī)二相編碼調(diào)制的探測(cè)干擾共享波形。上述文獻(xiàn)所提出的探測(cè)干擾共享信號(hào)均具有良好的模糊函數(shù)以及一定的干擾帶寬，但其帶寬要實(shí)現(xiàn)干擾具有寬頻帶特征的新體制雷達(dá)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；同時(shí)，對(duì)于共享信號(hào)的干擾效果以及回波檢測(cè)能力分析不夠充分，這是共享信號(hào)設(shè)計(jì)中不容忽視的重要組成部分。

本文從模糊函數(shù)、頻譜特征、干擾功率利用率、低信噪比檢測(cè)等多個(gè)維度，討論探測(cè)干擾共享信號(hào)波形設(shè)計(jì)問(wèn)題，并基于偽隨機(jī)碼的隨機(jī)性、規(guī)律性及其相關(guān)特性等條件，結(jié)合噪聲調(diào)頻技術(shù)的寬帶特性與線性調(diào)頻技術(shù)的脈內(nèi)特征，提出一種偽碼噪聲調(diào)頻與線性調(diào)頻復(fù)合調(diào)制(Pseudo-random-codes Noise Frequency Modulation and Linear Frequency Modulation，PNFM-LFM)的探測(cè)干擾共享波形設(shè)計(jì)方案，該共享信號(hào)具有較強(qiáng)的信號(hào)檢測(cè)能力、帶寬可控的頻譜特征以及低截獲性等特性。

1 探測(cè)干擾共享信號(hào)波形設(shè)計(jì)

1.1 信號(hào)模型設(shè)計(jì)

本文在探測(cè)干擾共享信號(hào)波形的設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在干擾特性與探測(cè)特性相互矛盾的問(wèn)題，既要實(shí)現(xiàn)干擾帶寬自適應(yīng)，同時(shí)還需要有較強(qiáng)的信號(hào)自相關(guān)處理能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜波形的數(shù)據(jù)提取，結(jié)合以上矛盾需求，主要考慮以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

1) 信號(hào)的寬頻帶設(shè)計(jì)。針對(duì)當(dāng)前雷達(dá)目標(biāo)寬帶、超寬帶的技術(shù)特征，探測(cè)干擾共享信號(hào)的寬頻帶設(shè)計(jì)將決定其干擾能力強(qiáng)弱，其對(duì)雷達(dá)帶寬的匹配能力越強(qiáng)，干擾能力越好。

2) 信號(hào)的相關(guān)性設(shè)計(jì)。探測(cè)干擾共享信號(hào)的相關(guān)性是滿足其探測(cè)性能的根本需求，提高信號(hào)相關(guān)性可有效提升回波檢測(cè)能力，改善檢測(cè)效果。

3) 數(shù)據(jù)提取能力。探測(cè)干擾共享信號(hào)處理技術(shù)必須滿足復(fù)雜波形條件下數(shù)據(jù)提取能力的需求，是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)參數(shù)測(cè)量的關(guān)鍵一環(huán)。

1.2 信號(hào)模型構(gòu)建

基于PNFM-LFM的探測(cè)干擾共享信號(hào)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

s(t)=Slfm(t)·Ffm(t)=

(1)

式中：flfm為線性調(diào)頻信號(hào)的起始頻率；k為線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻斜率；fl為本振中心頻率；kfm為偽碼噪聲調(diào)頻的調(diào)頻指數(shù)；un(t)為偽碼噪聲調(diào)頻函數(shù)，可表述為

(2)

(3)

其中：npi為偽隨機(jī)噪聲序列碼，服從高斯正態(tài)分布；w(t)為此噪聲序列單個(gè)偽碼子脈沖信號(hào)復(fù)包絡(luò)；Q為該偽碼碼元個(gè)數(shù)；τn為單個(gè)偽碼碼元調(diào)制時(shí)間，整個(gè)探測(cè)干擾共享信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為Qτn。

2 探測(cè)干擾共享信號(hào)性能分析

2.1 探測(cè)性能

基于第1節(jié)中所構(gòu)建的PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)模型，對(duì)該共享信號(hào)s(t)的模糊函數(shù)χ(τd,fd)推導(dǎo)如下：

(4)

χlfm(τd,fd)=

(5)

由式(5)，可以看出基帶線性調(diào)頻信號(hào)的模糊函數(shù)在時(shí)延-多普勒平面發(fā)生扭曲[14]，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)在距離分辨力與速度分辨率上存在一定的模糊。

(6)

(7)

b(t)=[b1(t)*b2(t)]b3(t)

(8)

其中：b1(t)、b2(t)以及b3(t)可以表示為

(9)

(10)

(11)

根據(jù)模糊函數(shù)的乘法性質(zhì)，b(t)的模糊函數(shù)可表示為

χ3(τd,fd)=

(12)

式中：b1(t)、b2(t)以及b3(t)的模糊函數(shù)為

χb1(τd,fd)=

(13)

(14)

χb3(τd,fd)=

(15)

式(14)中的εmn可表示為偽隨機(jī)噪聲序列εg的模糊函數(shù)，即

(16)

聯(lián)合式(4)～式(16)，即可求得PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的模糊函數(shù)χ(τd,fd)，通過(guò)式(16)可知，選定偽隨機(jī)噪聲序列εg的碼元長(zhǎng)度和碼元寬度決定了偽隨機(jī)噪聲序列εg的模糊函數(shù)[15]，所以通過(guò)采用一個(gè)擁有較好自相關(guān)特性的偽隨機(jī)噪聲序列εg，可以有效壓制基帶線性調(diào)頻信號(hào)模糊函數(shù)的旁瓣，改善PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的模糊函數(shù)，使其能夠呈現(xiàn)出較理想的“圖釘型”。

2.2 干擾特性

當(dāng)前新體制雷達(dá)大都采用先進(jìn)的抗干擾算法[16-22]，而應(yīng)對(duì)此最有效的措施便是噪聲壓制干擾，但現(xiàn)實(shí)中并不存在與噪聲特性完全相符的干擾信號(hào)。因此，本文提出的PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)采用偽隨機(jī)碼進(jìn)行復(fù)合調(diào)制，充分利用了其隨機(jī)性與規(guī)律性的特征，同時(shí)其保密性也轉(zhuǎn)換為信號(hào)低可探測(cè)性，這是一種較好的綜合效果。

一個(gè)具有優(yōu)良隨機(jī)性的偽隨機(jī)碼為共享信號(hào)的干擾特性奠定了基礎(chǔ)，這種偽隨機(jī)噪聲特性相當(dāng)于一種乘性噪聲，進(jìn)入非協(xié)作方雷達(dá)系統(tǒng)后呈現(xiàn)一種優(yōu)質(zhì)的寬帶噪聲特性，這也就是該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)干擾非協(xié)作方雷達(dá)的主要原理之一；除此之外，具有足夠的干擾帶寬、良好的頻譜特性以及優(yōu)良的功率壓制比同樣是衡量探測(cè)干擾共享信號(hào)干擾特性的重要參數(shù)。

由PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的解析式可知，可將式(1)改寫為

(17)

因此，其頻譜特征可表示為

f(Δt)=kfmun(Δt)+kΔt

(18)

式中：f(Δt)表示在Δt時(shí)刻的瞬時(shí)頻偏；fde=kfmσ為調(diào)頻信號(hào)的有效頻偏，kfm為調(diào)頻指數(shù)，σ為偽隨機(jī)噪聲碼εg的統(tǒng)計(jì)偏差。根據(jù)線性調(diào)頻信號(hào)的頻譜特性可知，該共享信號(hào)的頻率在頻譜上也隨εg偽隨機(jī)噪聲碼的調(diào)頻帶寬有所展寬，頻譜展寬的帶寬取決于εg的統(tǒng)計(jì)偏差σ以及kfm，有效頻偏fde值越大，頻譜帶寬越寬。

設(shè)雷達(dá)接收機(jī)的中放帶寬為Δfr，信號(hào)的有效幅值為Uo，則該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)起直接干擾作用的功率與總功率的比值kjf，如下：

(19)

當(dāng)共享信號(hào)本身的品質(zhì)因素為1時(shí)，kjf相當(dāng)于干擾通帶內(nèi)實(shí)施有效干擾的功率利用率[23]。所以，由式(19)可知，隨著σ以及kfm值的增大，fde越大，通過(guò)被干擾的雷達(dá)接收機(jī)后的信號(hào)品質(zhì)因素也就越高，與此同時(shí)，fde越大，干擾功率就越分散，實(shí)際功率的利用率也就越低，所以，合理選用σ、kfm的值，可以在保證信號(hào)品質(zhì)因素的前提下，適當(dāng)提高信號(hào)功率的利用率。

3 性能仿真與實(shí)驗(yàn)分析

本節(jié)通過(guò)MATLAB實(shí)驗(yàn)仿真對(duì)PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的探測(cè)性能以及干擾性能進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證內(nèi)容包括：信號(hào)模糊函數(shù)分析、共享信號(hào)的頻譜特性及干擾效果分析、共享信號(hào)接收處理過(guò)程分析等。

3.1 運(yùn)用背景與參數(shù)設(shè)置

本實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)背景不妨設(shè)定在戰(zhàn)斗機(jī)的雷電一體化系統(tǒng)中，運(yùn)用場(chǎng)景為空-空中近距離對(duì)抗條件下，基于MATLAB仿真平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，現(xiàn)設(shè)定以下參數(shù)：基帶脈內(nèi)線性調(diào)頻信號(hào)起始頻率為5 MHz，調(diào)頻帶寬為3 MHz，本振中心頻率為50 MHz，npi為服從正態(tài)分布且循環(huán)周期足夠長(zhǎng)的偽隨機(jī)序列，信號(hào)脈寬為5 μs，重復(fù)頻率為10 kHz，以10個(gè)脈沖為一組，在信噪比為-27 dB的條件下，將用該一體化信號(hào)對(duì)距離20 km、速度400 m/s的迎頭目標(biāo)1，以及距離40 km、速度340 m/s 的迎頭目標(biāo)2實(shí)施探測(cè)與干擾。

3.2 信號(hào)性能仿真實(shí)驗(yàn)

3.2.1 時(shí)頻特征分析

實(shí)驗(yàn)1模糊函數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)模糊函數(shù)的優(yōu)良度以及碼元數(shù)對(duì)其所造成影響的深度，實(shí)驗(yàn)將通過(guò)在不同碼元條件下對(duì)所構(gòu)建的PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，得到其模糊函數(shù)如圖1所示。從圖1(a)可知，當(dāng)碼元個(gè)數(shù)Q=4×104時(shí)，從主瓣上可以看出，對(duì)傳統(tǒng)線性調(diào)頻信號(hào)的模糊函數(shù)有所改善，但由于受到線性調(diào)頻信號(hào)本身模糊函數(shù)的限制，該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的模糊函數(shù)在頻域上依然存在一定的旁瓣與扭曲，如圖1(b)可知，隨著偽隨機(jī)序列碼元個(gè)數(shù)的增加，當(dāng)碼元個(gè)數(shù)Q=4×106時(shí)，即與該實(shí)驗(yàn)共享信號(hào)的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)一致，所呈現(xiàn)的隨機(jī)特性更強(qiáng)，該一體化信號(hào)的模糊函數(shù)近似為理想的“圖釘型”，在主峰和旁瓣上都有效改善了線性調(diào)頻信號(hào)模糊函數(shù)的扭曲度，且在距離分辨力與速度分辨力上都具有良好的尖銳性，表明該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)具有良好的測(cè)距測(cè)速能力，結(jié)合偽隨機(jī)碼的性質(zhì)以及式(16)可以得出結(jié)論，偽隨機(jī)噪聲碼εg的碼元個(gè)數(shù)對(duì)優(yōu)化原始線性調(diào)頻信號(hào)的主瓣尖銳性起決定性作用。

圖1 不同碼元數(shù)條件下的模糊函數(shù)圖

通過(guò)對(duì)比分析文獻(xiàn)[13]中提出的雙載頻偽隨機(jī)二相編碼信號(hào)的模糊函數(shù)可知，本文提出的PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)模糊函數(shù)具有更好的尖峰特性，以及平滑的低副瓣特性。

3.2.2 干擾特性驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)2功率譜仿真實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的頻譜特性以及碼元數(shù)對(duì)其頻帶特征所造成的影響，本實(shí)驗(yàn)將通過(guò)在不同碼元下對(duì)該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的頻譜特性進(jìn)行仿真分析。由于偽隨機(jī)序列本身具有一定的調(diào)頻帶寬，使得共享信號(hào)也具有一定的頻譜展寬特性，對(duì)非協(xié)作方具有一定的壓制與干擾效果。從圖2(a)與圖2(b)對(duì)比可知，碼元個(gè)數(shù)Q越長(zhǎng)頻譜覆蓋更全面，噪聲頻譜特性更顯著，壓制效果更好；結(jié)合圖3以及圖2(a)、圖2(c)、圖2(d)可知，調(diào)頻頻偏kfm或者是統(tǒng)計(jì)偏差σ越大，即有效調(diào)制頻偏fde越大，頻譜展寬效果越好，對(duì)非協(xié)作方的壓制效果更明顯。

圖2 共享信號(hào)頻譜效果對(duì)比分析圖

通過(guò)與文獻(xiàn)[13]提出的一體化信號(hào)進(jìn)行頻譜特性的對(duì)比分析可知，本文提出的PNFM-LFM共享信號(hào)的頻譜特征要更優(yōu)，隨機(jī)性要更強(qiáng)，干擾壓制性效果更好，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)文獻(xiàn)[13]中的窄帶噪聲干擾，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)寬頻帶噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)干擾帶寬的自適應(yīng)處理。

實(shí)驗(yàn)3有效帶寬及功率利用率仿真實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)2的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步探究調(diào)頻頻偏kfm、統(tǒng)計(jì)偏差σ對(duì)有效干擾帶寬以及對(duì)有效帶寬內(nèi)功率利用率的影響，本實(shí)驗(yàn)以調(diào)頻頻偏kfm、統(tǒng)計(jì)偏差σ作為自變量，分別討論其對(duì)有效干擾帶寬及其功率利用率的影響程度。

當(dāng)固定kfm=1 MHz，調(diào)整σ從1變化到20，得到圖3，結(jié)合圖4可以看出，有效干擾帶寬fde隨σ、kfm的增加也線性增寬，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果足夠說(shuō)明有效干擾帶寬是線性可控的，所以，在不同戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的需求下，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整σ、kfm參數(shù)值，可以選擇窄帶瞄準(zhǔn)式或是寬帶阻塞式等不同的干擾樣式來(lái)合理實(shí)施功率管理，最大程度地提高功率利用率。

圖3 隨σ·kfm變化的有效帶寬例圖

根據(jù)第2節(jié)中式(19)可知，假設(shè)該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的品質(zhì)因素為1，且干擾帶寬完全對(duì)準(zhǔn)非協(xié)作方中放帶寬，在此條件下，該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的有效干擾帶寬功率利用率如圖5以及表1所示。圖5中kjf可表示為干擾通帶內(nèi)實(shí)施有效干擾的功率利用率，結(jié)合圖4和圖5以及表1中的具體數(shù)據(jù)可以看出，隨著σ·kfm的增加，有效干擾帶寬值增大，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，功率利用率始終保持在38%左右，此時(shí)的功率利用率可以認(rèn)為是最大功率利用率，根據(jù)干擾原則，我方的干擾帶寬要高于非協(xié)作方中放帶寬，所以，當(dāng)干擾帶寬增大，所起到干擾作用的干擾功率便會(huì)降低，因此，在干擾帶寬滿足干擾條件的基礎(chǔ)上，合理選擇σ·kfm值，可以有效提高整個(gè)干擾信號(hào)的功率利用率。

表1 有效帶寬與功率利用率隨σ·kfm變化數(shù)據(jù)

圖4 有效帶寬與σ、kfm的關(guān)系

圖5 功率利用率與σ、kfm的關(guān)系

3.2.3 探測(cè)性能驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)4匹配濾波效果仿真實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)探測(cè)性能的優(yōu)良度，本實(shí)驗(yàn)以仿真本地探測(cè)干擾雷達(dá)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以接受到PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的回波信號(hào)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)等相關(guān)信號(hào)處理，對(duì)該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的探測(cè)性能進(jìn)行仿真討論分析。設(shè)定信噪比為-27 dB的條件下，在雷達(dá)接收探測(cè)到目標(biāo)的回波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行匹配濾波以及相關(guān)的信號(hào)處理后，得到如圖6所示，對(duì)有目標(biāo)的波門進(jìn)行匹配濾波可以得到相關(guān)的脈沖信號(hào)，如圖6(a)和圖6(b)所示；而對(duì)沒(méi)有目標(biāo)的回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波則得不到相關(guān)脈沖信息，如圖6(c)所示。

圖6 對(duì)應(yīng)波門匹配濾波效果對(duì)比圖

對(duì)匹配濾波后的信號(hào)進(jìn)行頻譜特征提取，可得知圖7所示，該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)進(jìn)行匹配濾波后基本保留了線性調(diào)頻信號(hào)的頻譜特性，其速度分辨力約為1/T[24]。這種特性也限制了共享信號(hào)的速度分辨力，不能直接高精度的提取目標(biāo)的速度信息。

圖7 回波信號(hào)脈壓后頻譜特征

從圖8中可知，在信噪比為-27 dB時(shí)，MTI后對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)能力依然很強(qiáng)，此時(shí)圖8中的信息是存在距離模糊的，但從匹配濾波后的圖6(a)以及圖6(b)中，可以清晰地分辨出目標(biāo)1的真實(shí)距離為20 km，目標(biāo)2的真實(shí)距離為40 km，該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的高距離分辨力是由脈內(nèi)采用線性調(diào)頻信號(hào)以及其模糊函數(shù)在時(shí)延軸上的尖峰特性所決定的。

圖8 MTI效果圖

實(shí)驗(yàn)5低信噪比環(huán)境檢測(cè)性能仿真實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)4的基礎(chǔ)上為深入驗(yàn)證PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的探測(cè)性能以及經(jīng)過(guò)相關(guān)信號(hào)處理后對(duì)回波信號(hào)的改善因子，本實(shí)驗(yàn)以信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)為自變量，將目標(biāo)回波信噪比(SNR of Echo Signal)與動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)后信噪比(SNR of Post-MTI)進(jìn)行對(duì)比，分析得出目標(biāo)回波信號(hào)經(jīng)匹配濾波以及MTI信號(hào)處理后所對(duì)原始回波信號(hào)品質(zhì)的改善，稱為MTI后改善因子(Improvement factor of post-MTI，用I表示)。

從圖9中可知，信號(hào)在信噪比達(dá)到-15 dB之前，SNR of Post-MTI可穩(wěn)定提升至15 dB以上，改善因子I最高可達(dá)30 dB；當(dāng)信噪比處于-15～ -27 dB期間時(shí)，隨著回波信號(hào)信噪比的降低，SNR of Post-MTI也隨之下降，但依舊能夠從噪聲中檢測(cè)出目標(biāo)回波信號(hào)，改善因子I穩(wěn)定維持在30 dB左右；當(dāng)回波信號(hào)信噪比達(dá)到-30 dB 以下時(shí)，SNR of Post-MTI達(dá)到0 dB甚至以下，表明在此信噪比的條件下，很難再?gòu)脑肼曅盘?hào)中檢測(cè)到回波信號(hào)，提取出目標(biāo)相關(guān)信息。

圖9 信號(hào)處理后SNR隨回波信號(hào)SNR變化的折線圖

試驗(yàn)6測(cè)距測(cè)速性能驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證該共享信號(hào)的探測(cè)性能，本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)5的基礎(chǔ)上，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)信號(hào)處理后，通過(guò)在不同SNR條件下，驗(yàn)證共享信號(hào)能否成功提取目標(biāo)的距離信息與速度信息，分析PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的測(cè)速測(cè)距能力。

圖10是在信噪比為5 dB、-5 dB、-15 dB、-25 dB時(shí)的R-V檢測(cè)等高線圖與R-V檢測(cè)三維圖。當(dāng)SNR = 5 dB時(shí)，從等高線圖中可清晰地判斷出在空間范圍內(nèi)存在兩個(gè)動(dòng)目標(biāo)，且從圖11中可知，目標(biāo)回波信號(hào)在時(shí)域、頻域上具有較好的尖峰特性，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)1中該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)具有較好的模糊函數(shù)，即具備較優(yōu)的距離、速度分辨力。

圖10 R-V檢測(cè)等高線圖

圖11 R-V檢測(cè)三維圖

隨著信噪比的降低，噪聲逐漸增強(qiáng)，當(dāng)信噪比達(dá)到-25 dB時(shí)，很難再?gòu)牡雀呔€圖中得出目標(biāo)信息；但從R-V檢測(cè)三維圖可知，由于該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)在時(shí)域、頻域上的分辨力較高，在低信噪比的情況下，依然能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出目標(biāo)距離速度信息。

通過(guò)本驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)優(yōu)良的模糊函數(shù)特性與實(shí)際測(cè)距測(cè)速分辨力相符；在低信噪比條件下，通過(guò)對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)信號(hào)處理后，可有效地提取目標(biāo)的距離速度信息，驗(yàn)證了該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)具有優(yōu)良的測(cè)距測(cè)速性能，能對(duì)目標(biāo)實(shí)施有效的探測(cè)與干擾。

從以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，基于偽隨機(jī)序列的隨機(jī)性，一體化信號(hào)的頻譜具有明顯的噪聲干擾特性，其帶寬可以進(jìn)行線性控制，可根據(jù)不同的環(huán)境需要，選取不同的干擾樣式，且其有效通帶內(nèi)干擾功率利用率平均可達(dá)到38%。同時(shí)，由于偽隨機(jī)序列具有良好的自相關(guān)特性以及互相關(guān)特性，PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)具有好的探測(cè)能力與強(qiáng)抗干擾能力，距離分辨力高，在信噪比不低于-27 dB的條件下，對(duì)回波信號(hào)依然具有良好的檢測(cè)能力，且能夠成功地提取出目標(biāo)的距離速度信息，能有效地對(duì)目標(biāo)實(shí)施探測(cè)與干擾。此外，PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)兼容了偽碼噪聲序列的保密屬性，增大了在非協(xié)作系統(tǒng)中對(duì)該信號(hào)的識(shí)別難度，降低了PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)的截獲概率，提供了系統(tǒng)綜合感知距離的優(yōu)勢(shì)。

4 總結(jié)與展望

經(jīng)本文研究，將偽碼調(diào)頻與線性調(diào)頻進(jìn)行復(fù)合調(diào)制得到的探測(cè)干擾共享信號(hào)波形，其模糊函數(shù)具有良好的尖峰特性，能有效改善傳統(tǒng)線性調(diào)頻信號(hào)在時(shí)延軸上與多普勒頻率軸上的扭曲度；且該P(yáng)NFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)兼具較好的干擾性能和良好的探測(cè)性能，其干擾帶寬可以進(jìn)行線性控制，對(duì)非協(xié)作方雷達(dá)具有較強(qiáng)的干擾效果，在低信噪比的條件下，本地接收系統(tǒng)依然能夠有效檢測(cè)回波信號(hào)并成功提取其目標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)非協(xié)作目標(biāo)的有效探測(cè)與干擾。

綜上所述，本文提出的PNFM-LFM探測(cè)干擾共享信號(hào)能夠滿足共享波形的功能需求，是可行性的共享波形解決方案，為未來(lái)一體化電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一種新思路。