时分单通道人工噪声雷达系统

时分单通道人工噪声雷达系统
摘要：人工噪声是指具有类似白噪声性能的二相、多相、蛹相等群补码。发射并匹配接收群补码信号的雷达 称为人工噪声雷达。经过筛选的群补码，其集自相关函数仅有主瓣而所有副瓣为零，并且信号样本多．变化是活。
根据这一特性设计的时分单通道人工噪声雷达系统，具有大时宽、太带宽和信号是活多变的特性．使雷达系统具有 低截获概率性能。另外，利用二相群补码码组序列的多样性，将发射信号的样本做成码库．以便是活变化信号使雷 达具有极强的托侦察和抗干扎能力。水分测定仪| 浊度计| 色度计| 粘度计| 折射计| 滴定仪| 密度计| 热流计| 浓度计| 折射仪| 采样仪|  二相群补码是一种多序列信号．通常各序列(或称子码) 长度相等。这种信号具有白噪声的3大特性，即：集自相关 函数为冲击函数、集互相关函数为全零及样本很多。
(1)集自相关函数为冲击函数(全补性) 子码长度为Ⅳ 的等长M组(偶数)的二相群补码岛 ．已 经证明各子码自相关函数之和，即其集自相关函数 江( 为冲击函数 ‰ Σ㈤： M ． -Ik ～ ] = N (1) 根据这一特性，雷达系统可以大幅度地提高其抗干扰性 能。这主要因为信号有相关积累而干扰无积累，故经脉冲压 缩后．信号只有主瓣而所有时域副瓣为零，从而可以大大提 高信干比，以便雷达系统在强干扰环境中坚持正常工作。
(2)集互相关函数为全零(全零性) 子码长度为N的等长M组(偶数)二相群补码‘玳，与其 正交码 的集互相关函数 (七)为全零 M —I‘ R,a-E(k)=Σ[Σ · + ] ：0，v (2) 利用这一特性．可以作成码舒多址通信。这就是说，在 一部电子设备上，把雷达、通信和敌我识别等功能集于一身， 从而实现雷达系统的多功能和低截获性能。
(3)信号样本很多(多样性) 在二相群补码的M，N相同的情况下，其样本数量为 q = M! 在N值一定条件下，无重复二相群补码的最大码组数 M一：2 ，这种码称为全补码，而N= ，⋯．16，8，4则称 为半补码。在M <M嬲且为偶数条件下，由于从 组无重 复子码中，可以筛选出g组群补码，故其信号样本总数吼为 q = g -q = g -M ! 如若采用N=8，16，32位，则其最大样本数量q=28 1， 2161．2丑!，因而可将发射信号样本做成二相群补码库，以便 灵活变化信号，使群补码雷达系统具有抗敌方截获性能，或 称低截获概率特性．也减少了敌方实施欺骗式干扰的可能 性。 在时分单通道人工噪声雷达系统中，正是充分利用二相 群补码的第一与第三特性来实现低截获性能和增强系统的 抗侦察与抗干扰性能的。

2 二相群补码的单通道产生与处理 二相群补码作为雷达信号时．有两种处理方式：一是采 用频分多通道产生与处理信号，共需要M 个通道。如每一个 通道都采用正交双通道接收机，则处理信号共需2M 个通道 和匹配滤波器．设备比较庞大。二是采用串行单通道产生与 处理信号，即在一个重复周期，发射一组子码，处理并加以存 储，待M组子码或若干个( 个， 是二相群补码的群数)M 组子码到齐后，一齐输出求和，则同多通道并行处理的效果 一样，脉冲压缩后，其雷达模糊函数在时延轴 也是只有主 瓣而无副瓣，保持了群朴码集自相关函数副瓣为零的特性。 多序列信号的单通道处理，国外有人提出过，不过他们 采用的是截断M序列码，国内也有人提出过m序列和互补 序列的截断处理。这一雷达信号设计和处理所涉及的问题是 脉间码捷变、子码存储和延时、码的自相关处理、积累周期、 加权函数和平均副瓣特性。采用二相群补码雷达信号的串行 处理，优于M 序列和m序列之处，主要在于它的存在范围 宽、码型多，以及副瓣电平为零等特性，因而信号样本变化的 灵活性大，抗截获、抗干扰的能力更强。 截断M 序列和 序列码．可 看成二相群补码的一个 子集。因此研究二相群朴码的串行处理，也就概括了M 序列 和m序列的截断处理。 子码长度为～=7的一种M序列截断码如图1所示，共 有M =8组子码，各子码自相关函数之和主瓣为56，而各副 瓣为零，但Ⅳ =7，其只有两种二相群补码型。 图1 N：7的M序列截断码 图2 N ：7的两种二相群补码 在N =7的二相群补码中，除无码组M =2的互补码 外，其余四、八、十六、 、半补码、全补码都存在．其码型比 截断M 序列码多得多，图2仅举两倒说明，它们在单通道截 断处理时，都具有主瓣为MrN，平均副瓣为零的特性，而Kg_ 一相关特性与各子码出现的顺序无关．这将使组数为 的 二相群补码信号有 f种变化方式。码型多、变化方式多， 使二相群补码信号有不易被截获、不易被复制，因而有不易 被干扰的优点。

3 系统模型和工作原理 系统的主干通道模型如图3所示。其基本组成类似主 振放大式相参雷达，所不同的是其发射信号是N个码元．每 个码元时宽为T的长脉冲。而每一脉冲是按相位为0(码元 为0)、 (码元为1)调制的，由二相群补码信号库控制相位 编码器完成，再经上变频输出微波信号，并放大输出大功率 发射信号，而回波信号则经微波低噪声放大、下变频、中放和 相参检波后变为视频信号，再经子码滤波器(求自相关函 数)、多周期信号存储处理(求集自相关函数)输出脉冲压缩 信号，由于回波有相干积累而增强，干扰无积累故输出信干 比大大增强，值为S =M·N(理论值)。在采用长子码N和 多子码组M条件下，M ·N可p』做得很大，系统的抗干扰能 力很强。
本系统模型是时分输出M 组子码脉冲的．来一个触发 脉冲输出一组相位编码信号，经M个重复周期才将一组序 列码输出完毕，在下一个重复周期后，才重新进入下一轮循 环。码组发迭完毕，方可频率捷变。 捷变的手段：脉间码捷变、码组捷变、码组间频率捷变、 码序捷变、码长捷变和相关积累。 { i 1 1 一 一 一 } { 1 1 { ； 1 一 一 一 一 i-_。-__^㈤。_ 1 l__ 一 -_ ㈨ 输出 图3 时分单通道^工噪声雷选系统模型

4 加窗函数后的副瓣电平 在雷达系统中，时分单通道二相群补码串行处理的过程 是：每一周期发射一组子码，同时该子码经延时后与目标回 波作自相关处理，然后在积累 个于码后，台成信号输 出，天线扫过目标可视为对脉冲体系加一窗函数。任一窗函 数要求二相群补码的群数M (含四、八、十六补码的个数)为 整数，但平均副瓣完全对消是有条件的。矩形窗函数相当于 天线不动的情况，群补码的群数无论为任何整数都可以使平 均剐瓣保持对消为零；泊松与高斯窗函数剜固使各子码加权 值不同，均不能保持平均副瓣对消为零；而其它各种加权窗， 则要求群补码的群数为规定值，否则副瓣不能对消。 实际上，雷达天线在主波束最强线附近转动，方向图近 似于高斯型，固此雷达回波的加权窗特性近似于高斯窗．可 以证明，在高斯窗内，无论群补码的群数为奇数或偶数，都不 能获得平均副瓣对消为零，但可以计算其副瓣电平。 在雷达脉冲重复周期丁远大于子码组时宽NFo条件下， 窗函数对回波的每—子码组的加权值可视为相同时，若采 用截断高斯加权窗加权，加权的起始和终止值若取为0．2{l相应 于回波门限值)，在不满足副瓣对消为零的条件下，采用N=7 的低爵 瓣四补码和八补码且在高斯窗内串行处理的雷达系统， 其副瓣电平列于表1。 裹1 雷达系统副瓣电平 码型 MNs 副瓣电平(低于主瓣电平血鼓) l 4 | 21．8 ／ 2l 2 ／ 21 2 四 2 8 ／ I“ 6 ／ 44 6 ／ 44 6 补 3 】2 ／ 45 7 ／ 45 7 | 45 7 码 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 八补码 2 16 56 7 61 9 ／ _钿5 56 7 55．0 从表1可以看出： (1)随着窗内二相群朴码的群数 增加，各位副瓣电 平(低于主瓣的以值)迅速降低； (2)在二相群补码串行处理中，总有一些副瓣保持完全 对消为零(表中副瓣值以／表示)； (3)选用低副瓣的四朴码与八朴码相比，在窗内脉冲个 数相同的条件下(如4群四朴码同2群八补码)，四补码的副 瓣电平更低，因而选用小M 的二相群朴码为好。

5 结论 二相群补码雷达信号的串行处理，简化了雷达的结构， 它只需要一个通道，而不是像并行处理时要多个通道；二相 群补码串行处理的性能由于M 序列和m序列的截断处理， 即使在副瓣不能对消为零的高斯窗内，要达到一50cB的副 瓣电平，也仅需20个以内的脉冲数就可满足，有利于相关积 累单元的内存和处理能力。二相群补码信号样本多，灵活多 变，具有低截获、不易被复制的性能。另外，系统还拥有较强 的抗干扰性能和手段，可采用脉间码捷变、码组捷变、码组间 频率捷变、码序捷变、码长捷变等，来降低被截获的可能性。