時分單通道人工噪聲雷達系統(tǒng)

時分單通道人工噪聲雷達系統(tǒng)
摘要：人工噪聲是指具有類似白噪聲性能的二相、多相、蛹相等群補碼。發(fā)射并匹配接收群補碼信號的雷達 稱為人工噪聲雷達。經(jīng)過篩選的群補碼，其集自相關(guān)函數(shù)僅有主瓣而所有副瓣為零，并且信號樣本多．變化是活。
根據(jù)這一特性設(shè)計的時分單通道人工噪聲雷達系統(tǒng)，具有大時寬、太帶寬和信號是活多變的特性．使雷達系統(tǒng)具有 低截獲概率性能。另外，利用二相群補碼碼組序列的多樣性，將發(fā)射信號的樣本做成碼庫．以便是活變化信號使雷 達具有極強的托偵察和抗干扎能力。水分測定儀| 濁度計| 色度計| 粘度計| 折射計| 滴定儀| 密度計| 熱流計| 濃度計| 折射儀| 采樣儀|  二相群補碼是一種多序列信號．通常各序列(或稱子碼) 長度相等。這種信號具有白噪聲的3大特性，即：集自相關(guān) 函數(shù)為沖擊函數(shù)、集互相關(guān)函數(shù)為全零及樣本很多。
(1)集自相關(guān)函數(shù)為沖擊函數(shù)(全補性) 子碼長度為Ⅳ 的等長M組(偶數(shù))的二相群補碼島 ．已 經(jīng)證明各子碼自相關(guān)函數(shù)之和，即其集自相關(guān)函數(shù) 江( 為沖擊函數(shù) ‰ Σ㈤： M ． -Ik ～ ] = N (1) 根據(jù)這一特性，雷達系統(tǒng)可以大幅度地提高其抗干擾性 能。這主要因為信號有相關(guān)積累而干擾無積累，故經(jīng)脈沖壓 縮后．信號只有主瓣而所有時域副瓣為零，從而可以大大提 高信干比，以便雷達系統(tǒng)在強干擾環(huán)境中堅持正常工作。
(2)集互相關(guān)函數(shù)為全零(全零性) 子碼長度為N的等長M組(偶數(shù))二相群補碼‘玳，與其 正交碼 的集互相關(guān)函數(shù) (七)為全零 M —I‘ R,a-E(k)=Σ[Σ · + ] ：0，v (2) 利用這一特性．可以作成碼舒多址通信。這就是說，在 一部電子設(shè)備上，把雷達、通信和敵我識別等功能集于一身， 從而實現(xiàn)雷達系統(tǒng)的多功能和低截獲性能。
(3)信號樣本很多(多樣性) 在二相群補碼的M，N相同的情況下，其樣本數(shù)量為 q = M! 在N值一定條件下，無重復二相群補碼的最大碼組數(shù) M一：2 ，這種碼稱為全補碼，而N= ，⋯．16，8，4則稱 為半補碼。在M <M嬲且為偶數(shù)條件下，由于從 組無重 復子碼中，可以篩選出g組群補碼，故其信號樣本總數(shù)吼為 q = g -q = g -M ! 如若采用N=8，16，32位，則其最大樣本數(shù)量q=28 1， 2161．2丑!，因而可將發(fā)射信號樣本做成二相群補碼庫，以便 靈活變化信號，使群補碼雷達系統(tǒng)具有抗敵方截獲性能，或 稱低截獲概率特性．也減少了敵方實施欺騙式干擾的可能 性。 在時分單通道人工噪聲雷達系統(tǒng)中，正是充分利用二相 群補碼的第一與第三特性來實現(xiàn)低截獲性能和增強系統(tǒng)的 抗偵察與抗干擾性能的。

2 二相群補碼的單通道產(chǎn)生與處理 二相群補碼作為雷達信號時．有兩種處理方式：一是采 用頻分多通道產(chǎn)生與處理信號，共需要M 個通道。如每一個 通道都采用正交雙通道接收機，則處理信號共需2M 個通道 和匹配濾波器．設(shè)備比較龐大。二是采用串行單通道產(chǎn)生與 處理信號，即在一個重復周期，發(fā)射一組子碼，處理并加以存 儲，待M組子碼或若干個( 個， 是二相群補碼的群數(shù))M 組子碼到齊后，一齊輸出求和，則同多通道并行處理的效果 一樣，脈沖壓縮后，其雷達模糊函數(shù)在時延軸 也是只有主 瓣而無副瓣，保持了群樸碼集自相關(guān)函數(shù)副瓣為零的特性。 多序列信號的單通道處理，國外有人提出過，不過他們 采用的是截斷M序列碼，國內(nèi)也有人提出過m序列和互補 序列的截斷處理。這一雷達信號設(shè)計和處理所涉及的問題是 脈間碼捷變、子碼存儲和延時、碼的自相關(guān)處理、積累周期、 加權(quán)函數(shù)和平均副瓣特性。采用二相群補碼雷達信號的串行 處理，優(yōu)于M 序列和m序列之處，主要在于它的存在范圍 寬、碼型多，以及副瓣電平為零等特性，因而信號樣本變化的 靈活性大，抗截獲、抗干擾的能力更強。 截斷M 序列和 序列碼．可 看成二相群補碼的一個 子集。因此研究二相群樸碼的串行處理，也就概括了M 序列 和m序列的截斷處理。 子碼長度為～=7的一種M序列截斷碼如圖1所示，共 有M =8組子碼，各子碼自相關(guān)函數(shù)之和主瓣為56，而各副 瓣為零，但Ⅳ =7，其只有兩種二相群補碼型。 圖1 N：7的M序列截斷碼 圖2 N ：7的兩種二相群補碼 在N =7的二相群補碼中，除無碼組M =2的互補碼 外，其余四、八、十六、 、半補碼、全補碼都存在．其碼型比 截斷M 序列碼多得多，圖2僅舉兩倒說明，它們在單通道截 斷處理時，都具有主瓣為MrN，平均副瓣為零的特性，而Kg_ 一相關(guān)特性與各子碼出現(xiàn)的順序無關(guān)．這將使組數(shù)為 的 二相群補碼信號有 f種變化方式。碼型多、變化方式多， 使二相群補碼信號有不易被截獲、不易被復制，因而有不易 被干擾的優(yōu)點。

3 系統(tǒng)模型和工作原理 系統(tǒng)的主干通道模型如圖3所示。其基本組成類似主 振放大式相參雷達，所不同的是其發(fā)射信號是N個碼元．每 個碼元時寬為T的長脈沖。而每一脈沖是按相位為0(碼元 為0)、 (碼元為1)調(diào)制的，由二相群補碼信號庫控制相位 編碼器完成，再經(jīng)上變頻輸出微波信號，并放大輸出大功率 發(fā)射信號，而回波信號則經(jīng)微波低噪聲放大、下變頻、中放和 相參檢波后變?yōu)橐曨l信號，再經(jīng)子碼濾波器(求自相關(guān)函 數(shù))、多周期信號存儲處理(求集自相關(guān)函數(shù))輸出脈沖壓縮 信號，由于回波有相干積累而增強，干擾無積累故輸出信干 比大大增強，值為S =M·N(理論值)。在采用長子碼N和 多子碼組M條件下，M ·N可p』做得很大，系統(tǒng)的抗干擾能 力很強。
本系統(tǒng)模型是時分輸出M 組子碼脈沖的．來一個觸發(fā) 脈沖輸出一組相位編碼信號，經(jīng)M個重復周期才將一組序 列碼輸出完畢，在下一個重復周期后，才重新進入下一輪循 環(huán)。碼組發(fā)迭完畢，方可頻率捷變。 捷變的手段：脈間碼捷變、碼組捷變、碼組間頻率捷變、 碼序捷變、碼長捷變和相關(guān)積累。 { i 1 1 一 一 一 } { 1 1 { ； 1 一 一 一 一 i-_。-__^㈤。_ 1 l__ 一 -_ ㈨ 輸出 圖3 時分單通道^工噪聲雷選系統(tǒng)模型

4 加窗函數(shù)后的副瓣電平 在雷達系統(tǒng)中，時分單通道二相群補碼串行處理的過程 是：每一周期發(fā)射一組子碼，同時該子碼經(jīng)延時后與目標回 波作自相關(guān)處理，然后在積累 個于碼后，臺成信號輸 出，天線掃過目標可視為對脈沖體系加一窗函數(shù)。任一窗函 數(shù)要求二相群補碼的群數(shù)M (含四、八、十六補碼的個數(shù))為 整數(shù)，但平均副瓣完全對消是有條件的。矩形窗函數(shù)相當于 天線不動的情況，群補碼的群數(shù)無論為任何整數(shù)都可以使平 均剮瓣保持對消為零；泊松與高斯窗函數(shù)剜固使各子碼加權(quán) 值不同，均不能保持平均副瓣對消為零；而其它各種加權(quán)窗， 則要求群補碼的群數(shù)為規(guī)定值，否則副瓣不能對消。 實際上，雷達天線在主波束最強線附近轉(zhuǎn)動，方向圖近 似于高斯型，固此雷達回波的加權(quán)窗特性近似于高斯窗．可 以證明，在高斯窗內(nèi)，無論群補碼的群數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)，都不 能獲得平均副瓣對消為零，但可以計算其副瓣電平。 在雷達脈沖重復周期丁遠大于子碼組時寬NFo條件下， 窗函數(shù)對回波的每—子碼組的加權(quán)值可視為相同時，若采 用截斷高斯加權(quán)窗加權(quán)，加權(quán)的起始和終止值若取為0．2{l相應 于回波門限值)，在不滿足副瓣對消為零的條件下，采用N=7 的低爵 瓣四補碼和八補碼且在高斯窗內(nèi)串行處理的雷達系統(tǒng)， 其副瓣電平列于表1。 裹1 雷達系統(tǒng)副瓣電平 碼型 MNs 副瓣電平(低于主瓣電平血鼓) l 4 | 21．8 ／ 2l 2 ／ 21 2 四 2 8 ／ I“ 6 ／ 44 6 ／ 44 6 補 3 】2 ／ 45 7 ／ 45 7 | 45 7 碼 4 16 ／ 61 9 | 61 9 | 61 ． 9 5 20 | 61 7 | 61．7 ／ 61 7 1 8 42 3 33 5 ／ 2A 4 36 4 33 5 八補碼 2 16 56 7 61 9 ／ _鈿5 56 7 55．0 從表1可以看出： (1)隨著窗內(nèi)二相群樸碼的群數(shù) 增加，各位副瓣電 平(低于主瓣的以值)迅速降低； (2)在二相群補碼串行處理中，總有一些副瓣保持完全 對消為零(表中副瓣值以／表示)； (3)選用低副瓣的四樸碼與八樸碼相比，在窗內(nèi)脈沖個 數(shù)相同的條件下(如4群四樸碼同2群八補碼)，四補碼的副 瓣電平更低，因而選用小M 的二相群樸碼為好。

5 結(jié)論 二相群補碼雷達信號的串行處理，簡化了雷達的結(jié)構(gòu)， 它只需要一個通道，而不是像并行處理時要多個通道；二相 群補碼串行處理的性能由于M 序列和m序列的截斷處理， 即使在副瓣不能對消為零的高斯窗內(nèi)，要達到一50cB的副 瓣電平，也僅需20個以內(nèi)的脈沖數(shù)就可滿足，有利于相關(guān)積 累單元的內(nèi)存和處理能力。二相群補碼信號樣本多，靈活多 變，具有低截獲、不易被復制的性能。另外，系統(tǒng)還擁有較強 的抗干擾性能和手段，可采用脈間碼捷變、碼組捷變、碼組間 頻率捷變、碼序捷變、碼長捷變等，來降低被截獲的可能性。