基于正交编码的高频地波雷达信号的设计_李超

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1、第２７卷第１期电波科学学报Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．１２０１２年２月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＲＡＤＩＯＳＣＩＥＮＣＥＦｅｂｒｕａｒｙ，２０１２文章编号１００５－０３８８（２０１２）０１－００５０－０７基于正交编码的高频地波雷达信号的设计李超张宁（哈尔滨工业大学电子工程技术研究所，黑龙江哈尔滨１５０００１）摘要为了避免电离层杂波折叠现象，高频地波雷达信号需要具有较大的不模糊距离，若采用简单的增大脉冲周期的方法就会使得占空比下降，而高频雷达恰恰需要高占空比信号以保证探测距离。针对这一问题，利用遗传算法来设计双脉冲正交编码，使得两个脉冲的互相关峰值

2、低于各自的自相关峰值旁瓣，将不模糊距离推远到两个脉冲周期。为了进一步降低自相关函数旁瓣，采用反相滤波算法进行旁瓣抑制，仿真实验证明：该算法优于窗函数加权法、最小二乘法和递归最小二乘算法等失配滤波算法，且多普勒容限性高。关键词高频地波雷达；信号设计；电离层杂波折叠；正交编码；反相滤波中图分类号ＴＮ９５７．５１文献标志码ＡＳｉｇｎａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｇｒｏｕｎｄｗａｖｅｒａｄａｒｂａｓｅｄｏｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｃｏｄｅｓＬＩＣｈａｏＺＨＡＮＧＮｉｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅ

3、ｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｆｏｌｄｅｄｃｌｕｔｔｅｒｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｈｉｇｈ－ｆｒｅ－ｑｕｅｎｃｙｇｒｏｕｎｄｒａｄａｒｓｉｇｎａｌｒｅｑｕｉｒｅｓａｌａｒｇｅｒｕｎａｍｂｉｇｕｏｕｓｒａｎｇｅ．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｕｌｓｅｐｅｒｉｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅ，ｂｕｔｉｔｗｉｌｌｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｄｕｔｙ－ｃｙｃｌｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，Ｈ

4、Ｆ－ＳＷｒａｄａｒｎｅｅｄｓｈｉｇｈｄｕｔｙ－ｃｙｃｌｅｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒａｎｇｅ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂ－ｌｅｍ，ｗｅｕｓｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｄｅｓｉｇｎｄｏｕｂｌｅｐｕｌｓｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｃｏｄｅ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅｃｒｏｓｓ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｐｅａｋｂｅｌｏｗｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｉｄｅ－ｌｏｂｅｐｅａｋ．Ｔｈｅｕｎ－ａｍ－ｂｉｇｕｉｔｙｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｓｔｗｏｐｕｌｓｅ－ｃｙｃｌｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｗｅｕｓｅｉｎ

5、ｖｅｒｓｅｆｉｌｔｅ－ｒｉｎｇｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｉｄｅ－ｌｏｂｅｓｏｆｔｈｅｎｅｗｓｉｇｎａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｉｔｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｗｉｎｄｏｗｉｎｇｗｅｉｇｈｔｅｄｍｅｔｈｏｄ，ｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｃｕｒｓｉｖｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｏｗｎｓｂｅｔｔｅｒＤｏｐｐｌｅｒｔｏｌｅｒａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｇｒｏｕｎｄｗａｖｅｒａｄａｒ；ｓｉｇｎａｌｄｅｓｉｇｎ；ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅｆｏｌｄｅｄｃｌｕｔｔｅｒ；ｏｒｔｈｏｇｏｎ

6、ａｌｃｏｄｅｓ；ｉｎｖｅｒｓｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇ距离，使得电离层杂波处在信号的不模糊距离之外，引言无法对探测距离内产生折叠效应。虽然加大脉冲周解决电离层杂波折叠就是要提高信号的不模糊期可以增大不模糊距离，却会导致占空比下降，从而收稿日期：２０１１－０２－２１联系人：李超Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｃｈａｏ８２０２２５＠１２６．ｃｏｍ第１期李超等：基于正交编码的高频地波雷达信号的设计５１使得发射机功率降低无法实现远距离探测。若采用仍有较低旁瓣，完全可以满足高频地波雷达系统需多脉冲正交信号，由于脉冲之间相互正交，即其互相求。关函数为零，回波信号经过脉冲压缩之

7、后，只对自身１．电离层杂波产生的折叠干扰问题脉冲产生距离谱，因此，不产生距离模糊。简单的正［１３，１５］交编码往往不具有好的自相关函数特性，无法达到电离层杂波折叠是指发射信号以一定角雷达目标检测的需求；若采用正交矩阵得到多脉冲度到电离层向外传播，由于信号总路径必定经过了编码，虽然具有良好的旁瓣特性，但由于脉冲周期过由脉冲重复间隔决定的最大探测距离。因此，雷达长，容易产生多普勒模糊，无法满足海空兼容探测。会将前几个脉冲的回波在当前周期中接收回来，产因此，需要进行正交编码波形优化设计。生距离模糊。由于存在着距离模糊，与目标同一距发射波形优化设计是众

8、多学者近年来的研究热离单元上接收到的杂波在时间上是重叠的，其中包［１－２］点。Ｄｅｎｇ研究了基于模拟退火的正交波形设括近程的强杂波。高强度的折叠杂波完