基于频分复用技术双线性调频准连续波探究

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1、基于频分复用技术双线性调频准连续波探究　　摘要：为了解决脉冲雷达的探测距离与距离分辨率的矛盾，发射拥有大时宽带宽积的线性调频信号，使雷达既有较大的探测距离，又有很高的距离分辨率。由于收发开关的转换，宽的线性调频信号会造成近距离盲区，传统解决方式是分时发射一长一短两个信号，但会造成数据率降低。这里提出一种基于频分复用技术的双线性调频信号，在近程接收短脉冲，弥补宽线性调频信号的不足，通过仿真，这种信号既能保证雷达无论目标距离远近都有较高的分辨率，又可以消除近程盲区。关键词：线性调频信号；近距离盲区；距离分辨率；频分复用中图分类号：

2、TN957.51?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）11?0008?040引言现代雷达信号处理常用的脉冲压缩信号主要有相位编码连续波信号、线性调频（LFM）信号、非线性调频信号等几类。其中线性调频信号是多普勒频移相对不敏感信号，测距精度高，有较强的杂波抑制能力和抗干扰能力，而且线性调频信号的产生和处理比较容易，因而在雷达中广泛应用[1]。10脉冲体制雷达收发隔离，发射功率大，探测距离远，但易于被敌方截获且存在近程盲区；连续波体制雷达通过测量发射信号和接收信号之间的瞬时频差来确定目标的距离和径向速度，可以

3、消除脉冲雷达的近距离盲区，但它难以实现发射机和接收机的有效隔离。准连续波体制雷达结合了连续波雷达与脉冲雷达两者的优点，它的发射脉冲占空比近似为0.5，与脉冲体制相比，准连续波体制具有更低的峰值功率，降低了对固态发射机的功率要求，具有良好的低截获性[2?4]，与连续波体制相比，又具有收发时间隔离的优点。准连续波雷达收发共用一个天线，发时不收，收时不发，避免了连续波雷达的泄露问题，但是高占空比的发射信号不可避免地会带来近距离盲区。由于回波信号被截断，原本具有良好脉冲压缩性能的发射信号在接收端进行脉压处理时主瓣峰值下降，旁瓣抬高，主

4、旁瓣比迅速下降。这对目标检测非常不利[4]。本文在充分研究线性调频信号传统优势的基础上，针对准连续波雷达体制，设计了一种基于频分复用技术的双线性调频信号，有效解决了雷达回波的距离遮挡问题。1线性调频信号10脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率。这种体制采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够大的作用距离；而接收时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲，以提高距离分辨率，较好解决了雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。脉冲压缩雷达最常见的调制信号是线性调频信号，它有较大的时宽带宽积，接收时采用匹配滤波器压缩脉冲。LFM信

5、号的数学表达式为：[s（t）=recttTej2πfct+K2t2]（1）式中：[fc]为载波频率；[recttT]为矩形信号。[recttT=1，tT≤120，其他]（2）其中[K=BT]是调频斜率，于是信号的瞬时频率为[fc+Kt，-T2≤t≤T2]，调频带宽[B=KT]，时宽带宽积为[D=BT=KT2]，[D]也被称为压缩比，当[fc=0]时为零中频LFM信号。脉冲压缩过程是接收信号与发射波形的复共轭之间的互相关，在时域实现时，等效于求接收信号与发射信号复共轭的卷积，在频域实现时，是接收信号的FFT值与发射波形的FFT值

6、的复共轭相乘，然后再变换到时域获得的[5]。假设零中频信号的脉冲宽度为10μs，带宽为5MHz，此零中频信号的时域图及其脉压效果图如图1所示。图1线性调频信号时域及其加窗脉压效果图2准连续波体制雷达的回波遮挡问题2.1准连续波体制雷达的各个回波遮挡情况。10假设光速为c，脉冲宽度为[Tr]，脉冲重复周期为[T]，对于准连续波体制雷达，由于收发开关的转换，当目标距离[RcT-Tr2]时，回波信号后部被截断，只能接收前部，称为后遮挡回波[6]，三种情况如图2所示。对遮挡回波进行脉压的过程是一种部分相关过程。会导致脉压主瓣衰减和旁瓣

7、抬高，在研究线性调频信号的性质时，信杂比（SCR）是很重要的一个参数，其定义为：[SCR=20lgx0xn]（3）式中：[x0]为主瓣电平的幅值；[xn]为最大杂波电平的幅值；当未向回波信号中加入杂波时，信杂比等于峰值旁瓣电平（PSL）。2.2回波遮挡对单个线性调频信号检测目标的影响由于本文是以一种小型地面运动目标检测雷达作为背景的，而其最大探测距离在30km左右，在这个距离上回波信号不会涉及到后遮挡，所以本文只研究前遮挡问题。设定此准连续波雷达的无遮挡探测距离为30km，并由此来确定所发射的单个线性调频信号的脉冲持续时间为2

8、00μs，脉冲重复周期为420μs。仿真时对回波信号分别加25dB，10dB，5dB回波信号的高斯杂波，并用Hamming窗降低距离副瓣。当目标距离小于30km时，接收目标回波为前遮挡，当目标距离大于30km，小于33km时，接收目标回波为无遮挡。现分析目标距离从0增加到30