低截获概率雷达信号研究

1、西安电子科技大学硕士学位论文低截获概率雷达信号研究姓名：张艳芹中请学位级别：硕士专业：信号与信息处理 指导教师：许录平 200601摘要低截获概率雷达能够在探测目标的同时降低被敌方发现的概率，为雷达及其 载体的安全性提供保障。雷达要实现低截获概率需要采取多种措施，其中信号波 形设计是关键问题之一。在此基础上，从波形设计的角度出发，采用组合调制信号的方法构造了四种组合 .信号：线性调频与四相码组合信号、线性调频与频率步进组合信号、.四相码与跳频编码组合信号以及四相码与频率步进组合信号。详细描述了各口的波形结构、 频谱特性和模糊函数，比较分析了它们的性能特点。通过与单一信号的比较，得 岀这儿种纽合

2、信号具有良好的低截获特性以及波形捷变能力，具有各口不同的特 性，可以根据需要采用不同的信号形式。关键词：低截获概率00雷达波形设计组合调制信号模糊函数llll. lllllllllllllllllllllllllllbulllllllllllllllll培llllllllllllffilllll 堵 lllllllllllllllllllllllwl lllllllllllllll lllll lll,lll llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll玮ll llllllllllllllll珞ll第一章绪论第一章绪论11课题研究背景和意

3、义雷达白二次壯界大战发明以来，在其技术领域得到了杲常迅速的发展，并在 军事领域的陆、海、空、天、地各个方而获得了广泛应用。雷达在现代战争中， 已成为获取信息不可缺少的主要手段，成为在h标探测和跟踪、武器制导、战场 侦察和测绘，以及军事航天中的主角。由于宙达所具有的全天候能力和良好的精度和作用距离，即使与抗电磁频谱 件能较好的被动光电设备相比较，雷达在军事领域方面的权威地位1淙挥匏教粽1 仍然是不可替代的。但是，一般体制的雷达存在一个严重的弱点1媪俚男绿粽1,即它的发射信 号常常被敌方所截获。说得具体一点，就是一个采用常规发射波形，并辐射高功 率电磁波的雷达信号很容易被敌对方的相距很远的采用比较

4、简单技术的侦察设备 所截获。一旦被截获，雷达就而临下述两个威胁：11坏卸苑椒捶1楝嫉111攻击或摧毁，从而使生存能力降至冬。因此，要想使雷达在现代电子对抗环境中具有优良的牛命力和战斗力，就必 然要求雷达具有一定的电子反干扰措施。如果敌对方的侦察接收机难以截获宙达 发射的信号，就可避免雷达遭受1蚣蹑1敌对方的干扰和攻击。这就是具冇e隐 蔽1阅芳牡徒裁笔怕111雷达【1俊11。该雷达被敌方侦察到的距离仅为该雷达作 用距离的二分之一或三分之一，它解决了雷达反侦察、反干扰、反辐射导弹的难 题，提高了雷达的生命力和战斗力。对安全区域。低截获概率雷达信号研究这种问题來说，宽带雷达波形和低旁瓣天线就成为低截

5、获概率雷达设计的关键因餡低截获概率雷达信号研究的现状和发展趋势。这将在一定程度上降低系统的灵敏度。正子脉冲标憑表示没育相移而负子脉冲标，忐表示有力弧度的相移。多相码比较复第一章绪论在相位编码信号中，至今还没发现氏度超过a的aaa码，因此其最人压缩eaa电浚徳什浇a状馈懦aa脉间频率步进雷达的原理在六十年代末期就已提出。随着微波技术、大规模 集成技术、数字信号处理技术的发展，现代频率综合器技术可以保证宽频带发射 条件下每个发射脉冲调谐在各离散点处，这就使得脉冲频率步进雷达波形在雷达 系统屮的应用成为可能。对这串脉冲的冋波信号用与z相应的本振信号进行混频，再对冋波复数采样值述 行aa,则得到目标的

6、合成距离像。它通过入个频率步进为入的脉冲获得从的脉冲重复周期内采用了宽脉冲，因此可以显著降低对数字信号处理硬件速度的要 求。与其它几种宽带高距离分辨率雷达技术和比，脉间频率步进雷达技术克服了 它们的缺点并h有灵活的波形设计原则保证宙达系统容易实现高的性能指标，该 技术已成为宽带髙距离分辨率雷达技术的发展趋势。口前，国外在脉间频率步进 雷达技术领域开展了广泛的研究。萸国麻省理工学院和圣地亚常的m研究屮 心在这一领域取得了丰硕的成來。在实际应用上，脉间频率步进雷达技术已出现脉间频率步进雷达信号虽然有许多优良特性，但是存在距离.多普勒速度耦合性步进的频率编码方式而带來的，是其固有的模糊特性，因而很难

7、解决。如果采 用一些性能优良的频率编码方式就能很好地解决这些问题。在众多的跳频码中，aaa阵列编码具冇最优的性能。aaa阵列aa是aaaaaa在aa年首先提出來的，由于其在雷达、声纳和密码等领域屮的实用价值很大，所以得到了大量 的研究。跳频编码脉冲信号是含有a个波形相同的子脉冲丿芋列，每个丿芋列的载波频率a厂w, £, e以aa逡筋a以，aa工a£,留a。其中第a卷勇蹴宓脑夭夕德饰u桃唬咲a饥a绘一aa, £, a。式中，吃£fflaaaai扁施是跳频编码序列的第力个码元，aa藕诺墓潭彳仄担班为跳频技术是一种具有高抗干扰性、高抗截获能力的扩频技术。随着微

8、电子为 数字信号处理技术的飞速发展，原先存在的频率合成器和跳频同步等难题已经解 决。现在它已经在军事通信中大展身手，较好地满足了现代战争提出的电子对抗 与反对抗要求，跳频技术仍将继续向高跳频速率、高数据传输速率发展。各种新4甌444等提出的 棊于线性步进调频与互补相位编码相结合的信号，国内冇西安电子科技大学史林 筹提出的线性调频信号与二相码的纽合信号【捌，宋耀良等用444序列跳时的性步进调频相结合的混合雷达波形44、获概率雷达信号设计、波形产牛及性能分析的工作，论文的各章的内容安排如卞： 第一章介绍了目前论文的研究背景和研究意义，简述了当前雷达信号的特点 及发展趋势。第四章提出了四种低截获概率

9、雷达组合信号的组合方法，讨论了各口的模糊 函数，计算了截获因子，并对各组合信号进行了性能分析及计算机仿真。第五章对整个研究工作进行了总结和展望。55低截获概率雷达原理低截获概率宙达是随着电子对抗技术的发展应运而生的，它是宙达抗干扰、才能在现代战场上牛存并发挥其作用。而要想使己方雷达不被敌方侦察到，而不 招致反辐射导弹韵打击，就必然要求雷达具有低截获概率的特性。所谓低截获概 率宙达，即由于它的峰值功率和设计上采取的综介措施，使宙达本身难以被电子 支援措施555昭缱忧楸5555接收机所侦测和识别。截获接收机要截获雷达信号，必须满足四个条件：一是截获接收机天线的波 束在空间上对准雷达天线波束；二是截

10、获接收机在频率上对准雷达信号频率；三 是截获接收机天线的极化状态不能与雷达信号的极化状态完全失配；四是截获接 收机所获取的雷达信号电平要超过其检测门限。这四个条件实际上是四个相互独 立的过程。设截获接收机在空域上截获雷达信号的概率是只，在频域截获雷达信 接收机检测门限的概率为£,则截获接收机截获雷达信号的概率为525由于截获接收机一般采用全向或半全向的天线，或者由若干个有天线组合成 全向的天线系统，而雷达探测对准截获接收机的平台时，其波束必定与截获接收 机天线的波束重合，因此，截获接收机一般能够在空域上可靠地截获雷达信号，现代截获接收机一般具冇非常宽的频率覆盖范围，或由若干部不同频率

11、范囤 的截获接收机组成频率范围非常宽的侦察系统。因此，截获接收机在频域上很容截获接收机一般采用圆极化天线，圆极化人线除不能接收旋向相反的圆极化 雷达信号外，对旋向和同的圆极化，线极化，椭圆极化雷达信号均能接收。因此， 闘极化夭线的截获接收机在极化上对雷达信号的截获概率很高，估计达到5%。因此，对于宽频带截获接收机而言，在釆用全向圆极化天线的情况下，能否 截获雷达信号的关键在于雷达信号电平是否超过其检测门限。而截获接收机的检 测门限对应其雷达的最大作用距离。这样，对用雷达位于截获接收机作用距离范 围内的概率来代替雷达信号电平超过截获接收机检测门限的概率。低截获概率宙达信号研究为了对低截获概率雷达

12、的质量进行定量表示，施里海尔66666提山了截获为了获得低截获概率性能，应尽可能地减小ii。令星为截获接收机的有效带宽，若是主瓣截获，设截获接收机的冇效带宽等义式及雷达作用距离方程和侦察接收机的侦察方程可简化为口u七岛6, 66666雷达信号的设计方法宙达是一个信息传输和处理的系统，它区别于通讯系统z处，在于信息的调是信号检测埋论上的。宙达信号理论是对整个系统进行最优综介，它是发展各种新体制雷达的理论基础。用入复杂波形00代替传统的脉冲信号的研究。最早获得实际应用的是线性调频脉 冲压缩信号，以后相继出现非线性调频、相位编码和相参脉冲吊等大时宽带宽信人所走的波形综合的道路，通过模糊函数址优综合的

13、方法，得到所需耍的最优波 形。遗憾的是这方面不仅遇到了数学上的怵i难，而h综合得到的复杂调制波形，也往往是技术上难于实现的信号。里海涅克77777提出另外一种a简便的波形 选择途径一，即根据目标环境图和信号模糊图匹配的原则，选择合适的信号类型。进而兼顾技术实现的难易程度，选择合适的信号形式和波形参数。近代先进的数 字化多功能雷达大多釆用多种发射信号，以适应不同的战术用途。雷达信号的波 形设计与综合，应从总体技术指标出发，兼顾测速测距性能和分辨力的要求、距设计出的信号要保证在强干扰背景下，能单值测量h标的距离和速度。无模 糊单值测量h标的距离和速度参数，在远距离和大多普勒频率范围内同时实现是 不

14、可能的。只冇通过改变天线主瓣在h标照射时间内的脉冲朿复频率，进而改变 距离、多普勒清晰区的位置，才能实现冃标参数的单值测量。信号波形设计从模糊函数的四种形式入手进行分析，不同的信号形式对应不 同的日标环境。另外，还要考虑干扰的特点。因为信号设计与综合的重要任务z 一就是抑制无源干扰。信号处理对于干扰的抑制程度取决于信号的结构以及与信 号相应的处理算法的结构。宙达发射信号不仅决定了信号处埋的方法，而且立接彩响系统的威力、精度、 分辨力和抗干扰性能等主要战术指标。因此雷达信号设计成为雷达系统综合考虑 的因素，是雷达设计中较为重要的环节。雷达信号设计是根据战术要求给定的h标环境条件选择合适信号，设尢

15、雷达 信号类型及相关参数，以满足雷达各项战术性能，实现雷达各项功能。一般情况，雷达信号波形应当能够同时满足以下耍求：低截获概率宙达信号研究（信号设计的工具速模糊函数定。它回答了发射什么样的波形，在采取嚴优处理的条件下系统将具有什么样的 分辨力、模糊度、测量精度和杂波抑制能力。它是波形尚有特性最完整的描述， 揭示了模糊响应的距离.多普勒位逍并解释了距离与多普勒分辨力。糊函数的概念。其雄义为式中（硼鞠喽杂证慰嫉紫勘甑氛宓樱（廿硼径嗥绽掌狄啤（称为模糊（,纠（淖畲笆（.（.（i驯（峥（九）（s式（表明模糊慚数的最人值出现在原点（，（处，最人值为（饮顧是 述模糊苗数沿可轴和亭轴的分布。当亭（时，（称为

16、距离模糊函数，它是调399999999人值处的尖锐程度有关，最大值处波峰越尖锐，冋波的时延和多普勒频移估计就 越粘确，信号間有的分辨特性就越好。而忖模糊函数与系统杂波抑制能力也有巫 要联系，减少杂波分布密度函数和模糊函数的巫叠区域，就能提髙雷达系统抑制 杂波的能力。雷达信号按调制方式分，形式众多。从分辨特性出发，按模糊函数形式划分, 雷达信号分四类：正丿j刃型模糊函数信号仄徳龊逍藕9、剪切丿j刃型模 糊函数信号9吸缘離敌藕9、钉板型模糊函数信号9芷谥膛葱藕9、图钉型模糊 函数信号9咂飲9藕9。需根据四类信号特点，选出适合某一特定h标环境特点， 并能满足雷达工作性能要求的适用类型。首先根据雷达距

17、离分辨力及速度分辨力的要求，分别确定信号带宽和时宽的泄适用的信号形式。对于第二类信号，需根据名义分辨单元内的干扰强弱，选定合适的分辨单元, 以确保精度检测的信干比。实际是通过缩小信号模糊区域与无法避开的杂波区域 的巫叠区域而积，提髙信干比，来保证检测粘度。随着距离分辨单元的缩小，信 号的带宽将和应变宽。由于笫二类信号存在距离速度耦合，在其斜轴附近，时延、 多普勒频移均不同的两个h标信号经滤波器输出后，两个尖峰波形完全重叠在一对于第三类信号1炊''逍1,首先根据不模糊测距范围要求，选择合适的脉 冲垂复周期。根据距离分辨力要求确定信号带宽，从而确定了脉冲宽度。再根据 信干比的耍求，

18、选定信号的频率分辨力，从而解算出脉冲列的总时宽，进而由子达到平均功率要求所需的峰值功率无法获得,则需考虑脉冲压缩体制。对于第四类信号，如脉冲内二位相位编码信号，根据速度分辨力要求，求得 长脉冲宽度；同样根据距离分辨力要求，求得信号带宽；进而根据信号带宽，求 得码元宽度。再根据以上求得的长脉冲宽度求出码元数。通过以上综合解算，将 不适用的信号加以剔除，最后再权衡技术实现的复杂程度以及系统造价大小，从 适用的几种信号形式中确定一种最为合适的信号。现代多功能雷达大多采用多种信号形式，以适应不同的战术用途。随着电子 战的发展，现代雷达面临的目标环境不仅复杂多端，而且瞬息万变，加大可变参 量数目及参量变

19、化范1札 便可加快变换速度1醋允视玄低诚熄0乃俣1。如大空 域对付具有先进突防能力的多弹头导弹的相控阵雷达，在复杂而又多变的坏境条 件下，其信号模糊图及天线方向图均要根据环境的变化而变化，使雷达和计算机 结合在一起，使距离、速度、方位和仰角四维具有口适应能力，并同时获得最佳 抗干扰性能。这将是今麻宙达信号设计的主要发展趋势。随着雷达应用的扩展，非 正弦载波的应用，雷达信号设计也将扩大到载波形式的选择问题。本章介绍了低截获概率雷达基本原理，对雷达信号设计的重要性和设计方法 进行了概述。由于雷达信号设计是以模糊函数为基础的，它不仅是对雷达信号进 行分析研究和波形设计的有效工具，也是分析、比较信号处

20、理系统优劣的重要手 段，凶此重点介绍了模糊朗数的定义及其性质。按照模糊函数划分，雷达信号可 以大体分为四种类型。根拯里海涅克的方法，模糊函数的划分有四种类型。首先根拯目标环境和雷 达战术耍求来选择信号的类型，然厉兼顾技术实现的难易程度和成木高低，选择 信号形式和参数。这一章中，首先分析的是单一脉冲压缩雷达信号的频谱特性及 模糊特性。脉内线性调频调制来増大佶号带宽，可以实现较高的距离分辨力。它的模糊图呈 斜刀刃型，属于多普勒非敬感信号，故在脉冲压缩时可以用匹配滤波器来处理不 同的多普勒回波信号，简化了信号处理系统，有利于对运动目标的探测；这种信 号存在相对较小的距离.多普勒频移耦合。其复包络口j

21、以表示为口删3333333333333其小，31眈蹇矶歸3挝f咙缘離敌耦诺牡離敌甭省！我篁/3玷为信号带宽。.图33线性调频信号的幅频特性低截获概率宙达信号研究11,1靦图11线性调频信号的距离分辨图图11线性调频信号的速度分辨图第三章单-脉冲压缩雷达信号及其特征分析图11线性调频信号的模糊度图图11线性调频信号的模糊图能准确测量冃标的速度分辨值或距离分辨值。题1 cm 1保1诟慌园暝嘉f111。原來的匹配滤波器仍能起到脉冲压缩作用，简化了信号处理系统。11相位编码信号对相位进行调制，属于离散编码脉冲压缩信号。人多数相位编码信号的模糊函数 呈现i图钉型一，因此具冇很高的时延和多普勒分辨能力，没

22、有测虽的多值性；和 位编码易于实现波形捷变和其调制波形的i伪噪声。性质，对提高雷达的抗截获 能力非常有利。但是这类信号的多普勒容限一般较窄，是多普勒敏感信号。低截秋概率宙达信号研究二十年内已成功的应用于宙达系统。二相码是研究应用最早的相位编码，其研究111是利用所谓的0二相关函数和能量密度谱可以用原型二相码的自相关函数表示。得到的最大值。遗憾的是，已知巴克码的长度都不超过1。幅度调制函数口 1和相位调制函数缈1来表示11111111111 弦擘（1a1相移,然后将所有抽头的输出相加。与此类似，四相码也包括并子脉冲，间1a1第三章单i脉冲压缩雷达信号及其特征分析因为11虫平1各有半个周期余眩波形

23、组成，其峰值为1或1,当两个余弦波别为余眩形。1蘇土 11z间的这种独特关系，实现了整个脉冲期间的连续分段线 性相位调制，避免了知形子脉冲情况下相位跳变引起的频谱展宽。0个冲激函数的序列，记作11,为11»11|1 骸安贰 7四相码山jja激函数和子脉冲11的卷积得到元素111四相码的自相关函数可以表示为1:两11111徊帽1争等四相码涪号的模糊函数及性能分析t111 1图11四相码的距离分辨图。图11四相码的模糊度图其波形的某些参数随机捷变，使得接收机难以进行1兀配滤波处理，因此有 较高的低截获特性。自相关特性的四相码信号。其功率谱密度与二相码的功率谱基本相同。低的旁瓣，主旁瓣比等

24、于压缩比，也等于码长0。旁瓣均匀，是一种较理构改变，主副比减小。低截获概率雷达倍号研究11频率步进雷达信号理论卜-讲，距离域的高分辨率要求采用宽频带雷达信号及其相应的技术。比较普 遍采用的是宽频带线性调频体制，但对于宽带线性调频來说，要获得与发射带宽 所提供的理论分辨率差不多的距离分辨率，对扫频线性度的要求十分苛刻。另外, 发射与接收系统都必须具有很宽的瞬时带宽，对高速釆样及信号处理的要求也相 当的髙。鉴于宽带线性调频脉冲体制实现高距离分辨率存在一定的技术难度，产生了窩分辨合成距离像的概念基于频率步进雷达波形,它采用了离散线性调频技同时，克服了线性调频信号调制频率线性度高和模数转换采样频率高的

25、要求。脉同时单个发射脉冲本身的瞬时带宽较低。文章11还研究了这类信号的低截获特ieo专荟啪叫互弘触一111复周期，11览甯鑒1就"德吋漏1俊v1表示频率编码序列，11表示 第一个脉冲的载频増量。当载频增量1台瓦1狷1时，这种脉间频率编码相参脉冲第三章单脉冲压缩雷达信号及其特征分析脉冲频率步进雷达的关键性能主要由发射脉宽、脉冲重复周期、采样间隔、 步进量、步进数等参数决定。下而简单介绍脉间频率步进高距离分辨雷达系统的 主要性能参数及其物理意义。这些性能参数对于设计出满足雷达系统性能指标的 合理波形，以及进一步研究有效的脉间频率步进雷达信号处理方法是十分必耍的。单脉冲本身所具有的距离分辨

26、率是这样才能把目标的全部信息反射回來，而不致使忖标信息丢失；可以看出，原始冲宽甌11毗逮尴粗芷囉，这决定了雷达的最人作用距离1雅11。低截获概率雷达信号研究后最小时间分辨率缸。高，对用于最小距离分辨率£, （/ （占。x采样点提供的实际距离信息。（状锵低午穆览逖顾醵筒（澳獗（±礬（时，最大不模糊距离窗厂，小于原始距离分辨单元。因此，由最发生。第三章单脉冲压缩雷达信号及其特征分析在同一个最大不模糊距离窗内冋绕。综上所述，脉冲宽度与频率变化量乘积群的选取是脉间频率步进高距离 分辨率雷达波形设计的关键因素。一般情况下，应根据实际应用情况选取对。舶沪专222疾2啪-朋22! 22。

27、£跄上式中20222。机肝2为矩形子脉冲的模糊函数2从上式中可以得到多普勒分 辨率。当腋大时，篙在卩引 技小时亩进kkkk#kk。，.驯兢。一k埼kk.上式中kk, 一kkk墻kkkkk得:,kfiiktkkk以及旁瓣模糊带沿时间轴上切割所组成。先分析小心模糊带沿时间轴上的分布,再分析沿时间轴上的距离模糊旁瓣分布。式kkkk每k霾晃0愕腮对应一俐ikk印kk沃禱kka第三章单-脉冲压缩宙达信号及其特征分析根据仿真的模糊图结果，我们得岀脉间频率步进宙达信号的模糊特性如卜:333编码跳频信号而对333序列而言，它具有如下特性第三章单-脉冲压缩宙达信号及其特征分析uuuuujuuuuuu防

28、ux晃u五】 硒uuuuuuuu, uuuuuuuu, uu, uu, u我们知道，单个脉冲的等效带宽约为时宽的倒数，已知跳频信号的脉冲宽度 为uu /锻，则与该跳频信号持续时间相等的单载频脉冲信号的等效带宽约为跳频信号人人提高了信号的等效带宽，从而极人地改善了信号所固有的距离分辨 特性。由于跳频信号需要实现速度很快的频率跳变,故实现起来存在定的难度。由于采用uuu编码的跳频信号的模糊函数呈近似图钉型，其逼近程度与跳 为uu脚。其屮，五u。/互，将上述参数代入模糊函数的定义式可得到跳频信号z陪，亭z三izz鎂zzz纫z逡唬z鰭zx兄z弧拎坏睹嗯z0z厂腿一无zzzz，其它zz ” 郢 1 |乙

29、甞| 11zzz州z詣zi由以上图可以看出跳频信号的模糊特性:（捎谀：（省巴级（型，故速度分辨率也山一个主瓣和多个旁瓣组成，当目标之间的多普勒频移差值小于（时，雷达将不能从速度上来分辨目标。这是只能依靠信号的距离分辨率來实现多目标的分辨。由于距离 分辨率和速度分辨率的矛盾，通常只能综合选择参数来协调两者z间的矛若6很人，则信号实现有一定的怵i难。图，分析了各信号的性能及优缺点，表明单一信号的截获因了较大，低截获概率 特性受到限制。可将具有细微湮别的两口标像区分开。从线性调频与四相编码组合信号从第三章的分析可以看出，线性调频信号与相位编码信号各有优劣。线性调 频倍号具有很人的容忍性，有利于信号的

30、处理，容易实现高跖离分辨力。而相位 编码信号虽然对多普勒频移非常敏感，但其抗干扰、波形捷变及低截获能力却很 髙。因此，将两者组合起來，以期获得一种既有宽带特性又具有抗干扰、低截获 能力的新的组合波形。组合方法为：a位脉冲四相码信号，每一个脉冲内进行线性调频，脉冲z间 进行四个相位编码，幅度包络为四相码信号的半余弦子脉冲形。其信号包络可以第四章低截获概率雷达组合信号设计其波形如图入入所示:图m组合信号波形o o i o o u oo o uaa厂aaaa, aaa其中入荆入入,入碇删入入，aa,入直鹑芾删，讎入,aaa, 口摊入的 频谱。组合波形的频谱主要取决于线性调频信号子脉冲的频谱，至于附加

31、因子则 与所采用的码的形式有关。图aaa/aa组合信号的频谱m岀了组合信号的模糊图如图33所示。3, 3和速度模糊函数3333,如图33和图33所示：i图33一渊 ®却.图爾®®®组合信号速度分辨图口去®®®®即在雷达采用超低旁瓣天线，其他参数已定，而且截获接收机的参数也一定，则 截获因子与所发射波形的带宽与时宽积的平方根成反比。当雷达采用单纯的线性调频信号时，设信号的带宽为吼，时宽为瓦，则截获 因子吒为咿确单甄®®®低截获概率宙达信号研究件乃当发射波形为线性调频9四相码的组介信号时，

32、假设其带宽与线性调频信号调频信号的¥¥趟舗¥堑匕凰南嗦胄藕诺¥/©瓦吼0因此，线性调频与四相 需k信号的低截获性能明显优于单一调制形式的信号。通过以上分析表明，线性调频与四相码组合信号综合了线性调频与四相码信 号的特征，在一定程度上克服了二者的缺点，并h具有复杂的调制形式，使得截 获接收机很难进行解压，而雷达接收机带宽与发射信号带宽较好地匹配，使得输 出信号具有最人信噪比，提高了雷达的低截获性能。雷达采用简单的频率步进信号时，发射信号的能量与数据率z间存在下述矛 盾：在距戛分辨率一定时，要提髙数据率，则必须增加频率步进量，而频率步进 量又受发射

33、脉冲时宽的限制。为解决此孑盾，用线性调频信号作为频率步进信号 的子脉冲，子脉冲的中心频率是线性步进的，构成一种新的组合信号。线性调频与频率步进组合信号与单一信号相比，能够在保持距离分辨率不变 的情况下增加子脉冲的时宽和带宽，从而增大雷达的最大作用距戛，减小频率步 进阶数,在提高系统数据率的同时,减小相同速度情况下日标运动带來的距离走 动和目标伪峰。如果采丿j线性调频信号作为频率步进的子脉冲來提高单个子脉冲 的带宽4,可以在较小频率步进阶数z的条件下，提高距离分辨力和数据率，同 时具有良好的低截获性能。组介信号是一种介成信号,把线性调频信号和频率步进两种高分辨率信号结 介起來，同时具备两者的优点

34、。但其处理过程比较复杂，信号参数设计也会出现 调频带宽、频率步进量、脉冲宽度参数的兼容协调筹新的问题。将线性调频信号作为频率步进信号的子脉冲，每一个脉冲内进行线性调频,.,4郛44盟4聲脚i 444w，知444脚4量，戋为脉冲个数，信号带宽为444笨労狽4。波形如图44所示:低截获概率雷达信兮研究图tt组介信兮波形卜一.tfiitt-t, ttt设ttt / lttttttmtttttt画出组合信号的模糊特性图。如图tttt所示。第四章低截获概率雷达组合倍号设计图55删5组合信号的模 糊图茧 j- ii555ii555i5! ! 5! !5! 55555仃一53 < stl 551555

35、55. 5. 5瓶图55低截获概率宙达信号研究通过对组合信号的理论分析及计算机仿真得到以下结论：但其模糊旁瓣要比单一频率步进的要高一些。很窄，因此该组合信号极大地提高了测距精度与距离分辨率。44四相码与跳频编码组合信号£载频按照一定规律跃变的频率捷变雷达在很大程度上提窩了雷达的抗干扰能如下：编码序列帆，4444444对每个时隙进行频率调制；然后，每个时隙进一步等分为4444海44, 一4海444簫，4，一4海444®, 一444海44对每个脉冲进行相位编码，则四相 码重复其中333为四相码信号的表达式，无为跳频编码频率序 列。3,亭3宦珞30。3333,勘学 渺323,疋一

36、33如图333. 3所示。低截获概率宙达信号研究比相同参数下跳频信号和组合信号的模糊图，可以得出：组介信号具有比 跳频信号小得多的局部模糊度，前者具有更大的清晰区面积。信号的模糊 度相对于跳频信号有很大的提高，这是由于采用了脉内相位编码，使信号 的等效时间成倍增加而使模糊旁瓣得到了很好的抑制。44油4. 4可以看出，组合信号的速度旁瓣的幅度都比较低，峰值旁瓣比为44,由于采用的脉内的四相编码，在等间隔的频率点上出现了较小的峰值，其速度分辨只要考虑主瓣附近的特性即可代衣信号的速度分辨 率。由于其时宽较人，并不影响速度分辨力。由上述讨论可以得岀，组合信号是一种较好的雷达信号形式。它同时具有高 的距

37、离一速度二维分辨力，但多普勒容限比单一信号的要茅，这是由相位编码所引 起的，相对于单一跳频编码的优点在于英对邻近i（标的分辨能力。同时由于它的， 调制方式的多样性和复杂性，使得截获接收机很难截获和识别，所以我们町以说，四相编码与频率步进脉冲雷达组合信号将一般频率步进44信号的矩形子脉冲替换为四相编码444子脉冲构成相 位编码频率步进组合信号。通过脉内相位和脉间频率两次调制，组合信号可以获 得更大的频率步进量，在系统何效带宽一定的情况下，则可以缩短有效带宽的传 输时间，减小脉冲串发射时间，提髙数据率，减小多普勒嫩感，并冃两级压缩可 以获得两级分辨率。此外，由于数据率的提高，可以通过脉组间相同跖离

38、单元的偿，获得较好的距离和多普勒分辨率。低截获概率雷达信号研究重复周期，减小不同频率的脉冲间重复周期不会影响测速稻度。频率步进对每个时隙进行频率调制；然后，每个时隙进一步等分为士个长度为瓦进脉冲宽度4跣较辔槐嗦胱勇览宓冃矶龌彳4皮4梢越先苑椎穆4泸輪系统可采用多通道发射接收，各个脉冲z间要保证没冇重叠，相同载频相位444444/4组介信号模糊图低截获概率宙达信号研究|j 携 j j a a /> jjjjbjjj虺组合信号距离分辨图根据仿真的模糊图结果，可以得出组合信号的模糊特性如匚jj俣确冑媛嗜【鮎谛藕诺乐庇蚪wwj： j贾行陌甑模jj的速度分辨率第四章低截获概率宙达组介信号设计从上节

39、的模糊图町以看出，四相编码少频率步进的组合信号可以增加系统带 宽，提高距离分辨率。组合信号的模糊函数实际上带入了伪随机编码信号类似图 钉型的优点，各个了模糊带都接近于随机相位编码信号的模糊图，因而模糊图获 得了更高的主副瓣比，并且和对于频率步进信号旁瓣衰减更快，距离多普勒联合 分辨率得到提高，低截获特性得以增强。££木章提出了线性调频与四相编码组合信号、线性调频与频率步进组合信号、 四相码与£££跳频编码组合信号、四相码与频率步进脉冲组合信号等四种组合 调制的雷达波形。给出各口的波形、频谱及模糊函数，画出了其模糊图及距离、 速度分辨图，比较分析

40、了四种信号的特性及优点，表明组合信号的低截获特性优 于单一脉冲压缩信号，是良好的低截获概率雷达信号。第五章结束语第五章结束语55论文工作总结低截获概率技术是雷达抗干扰、抗侦察、抗摧毁技术的综合体现。在现代电 子战环境下，使雷达具有低截获概率性能，是提高雷达生存能力的重要途径，同满足低截获概率雷达特性的雷达信号波形，一般应具有下而几个特征：大占 空比，大时宽带宽积，多元码，多相码，不规则脉冲重复频率和脉间码形捷变。釆用大时宽带宽积信号可以在保证雷达威力和距离分辨力的同时使雷达辐射 的峰值功率大大降低，因此进行大时宽带宽积信号波形设计是低截获概率雷达系 统设计的重点。常规的脉冲压缩信号5缓咙缘诙附投5嗦5虽然有较大的时宽带 宽积，但由于英信号参数相对固定或编码形式比较简单，易被识别、复制，因而 基本不具备低截获性能。采用倍号组介的方法，能够实现单一信号z间的収长补 短，提髙距离分辨率或速度分辨率。而h复杂的信号形