RADAR WAVEFORM DESIGN-生辉

雷达波形设计与LFM信号处理(雷达脉冲压缩)本文关键词：雷达脉冲压缩,波形设计,二相编码信号,旁瓣抑制,检测与参数估计,反辐射导弹,抑制滤波器,分数阶,线性调频,回波,变换,多普勒频移,脉压,信噪比损失,时域信号,匹配滤波,模糊函数,联合分辨,距离旁瓣,峰值旁瓣电平雷达波形设计与线性调频(LFM)信号的处理在雷达系统中占有重要的位置。

本文主要研究了雷达脉冲压缩波形的设计、脉压旁瓣抑制体制的性能分析与改进、旁瓣抑制滤波器的设计、LFM信号的分析与处理特别是反辐射导弹的检测与参数估计。

现代雷达技术中广泛使用LFM信号，对LFM信号的处理至关重要。

雷达信号中线性调频项的产生有两种原因，一是人为因素有意产生的，如脉冲压缩技术中使用的LFM信号；二是目标本身客观存在的，如导弹的主动飞行段、飞机的机动飞行等产生的加速度，以及目标与雷达平台相对运动所产生的雷达回波信号中的线性调频项，如合成孔径雷达(SAR)回波、反辐射导弹回波等。

常规的雷达脉冲压缩波形有LFM信号和相位编码信号。

LFM信号的模糊函数为斜刀刃形，优点是对多普勒频移不敏感，但时频联合分辨率差，脉压输出的峰值旁瓣电平高达-13.2dB；二相编码信号如13位Barkei。

码具有图钉状的模糊函数，因而时频联合分辨率好，且脉压输出的峰值旁瓣电平相对较低，为-22.2dB，但对多普勒频移敏感。

本文提出了一类新的脉压信号——二次伸缩二相编码信号，将具有特定Fourier级数展开系数的波形在时域进行二次伸缩，采样，并符号化为二值序列，即得到这类二次伸缩二相编码信号。

信号本身兼有线性调频和调相，因而其模糊函数为刀刃型和图钉型的复合形状，对多普勒频移不敏感及有较好的距离一速度联合分辨率，且其峰值旁瓣可低于-30dB。

脉压波形经匹配滤波后，除了主瓣，尚存在不希望的距离旁瓣，影响了雷达对多目标的探测。

对于LFM这类复信号，传统的旁瓣抑制方法是在匹配滤波后引入加权网络，在频域进行加权处理，使旁瓣降低。

训练样本不足时雷达扩展目标检测方法黎炎;李哲;陈扬;王剑;胡丹晖;吴驰【摘要】为了降低对训练样本的需求,针对雷达扩展目标检测问题,该文提出了降秩广义似然比检验(R-GLRT)检测器和降秩Wald(R-Wald)检测器.利用噪声子空间对应的特征矩阵代替采样协方差矩阵,降低了训练样本不足时小训练样本带来的估计误差.仿真结果表明,当训练样本不足时,所提出的降秩检测器能够提供较高的检测概率,且R-GLRT检测器具有比R-Wald检测器更高的检测概率;当训练样本充足时,与常规自适应检测器相比,2种降秩检测器也能够提供较高的检测概率.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(042)006【总页数】5页(P727-731)【关键词】雷达;扩展目标;信号检测;降秩;广义似然比检验【作者】黎炎;李哲;陈扬;王剑;胡丹晖;吴驰【作者单位】南瑞集团有限公司,江苏南京211106;国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,湖北武汉430074;电网雷击风险预防湖北省重点实验室,湖北武汉430074;南瑞集团有限公司,江苏南京211106;国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,湖北武汉430074;电网雷击风险预防湖北省重点实验室,湖北武汉430074;南瑞集团有限公司,江苏南京211106;国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,湖北武汉430074;电网雷击风险预防湖北省重点实验室,湖北武汉430074;国家电网有限公司,北京100031;国网湖北省电力公司,湖北武汉430074;国网四川省电力公司,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】TN957当前,雷达的功能从目标探测和测距,发展到现在的目标高度测量、速度测量、目标跟踪、目标识别、雷达成像等[1]。

雷达成像包括一维距离像、二维合成孔径或逆合成孔径、三维成像以及视频合成孔径。

目标检测是雷达最基本的功能之一[2,3]。

由于制造工艺及科技水平的限制,早期的雷达是以八木天线和抛物面天线为代表的机械扫描雷达。

线性调频（LFM ）脉冲压缩雷达仿真一． 雷达工作原理雷达是Radar （RAdio Detection And Ranging ）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。

典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。

利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。

现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。

雷达的应用越来越广泛。

图1.1：简单脉冲雷达系统框图雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Waveform ），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。

假设理想点目标与雷达的相对距离为R ，为了探测这个目标，雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播，经过时间R C 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成：()Rs t C -。

电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()Rs t Cσ⋅-，其中σ为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称RCS ），反映目标对电磁波的散射能力。

再经过时间R C 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs t C σ⋅-。

如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图1.2的等效，而且这是一个LTI （线性时不变）系统。

图1.2：雷达等效于LTI 系统等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1()()Miii h t t σδτ==-∑ (1.1)M 表示目标的个数，i σ是目标散射特性，i τ是光速在雷达与目标之间往返一次的时间，2ii R cτ=(1.2) 式中，i R 为第i 个目标与雷达的相对距离。

收稿日期：2020-01-05修回日期：2020-02-20基金项目：国家自然科学基金资助项目（11747089）作者简介：张华杰（1983-），女，河南新乡人，硕士。

研究方向：电子信息工程。

*摘要：基于雷达信号的基本理论，分析整理了雷达信号的时域表示、频域表示以及模糊函数；归纳总结了单载频矩形脉冲信号、线性调频矩形脉冲信号以及伪随机二相编码信号等3种典型的雷达脉冲信号，对它们的复包络、时域描述、频谱函数、模糊函数及其特点进行了详尽研究和分析，建立了3种雷达脉冲信号的完整的数学模型；基于Matlab 仿真软件对3种典型的雷达脉冲信号进行了仿真实现，设计并编写了通用脉冲雷达信号仿真软件。

该仿真软件能够对雷达脉冲信号的各种参数、信号采样频率和采样时间进行设置，软件按照设置的参数进行信号仿真，并能给出信号的时域波形、频谱及其三维模糊函数图，这对于雷达信号形式的教学和科研具有积极的推动作用，学员能够直观形象地学习和理解各种雷达脉冲信号，同时对于相关的科研工作，能够提供所需的各种雷达信号数据，为雷达信号处理相关算法研究提供数据支撑。

关键词：雷达脉冲信号，线性调频信号，二相编码信号，信号仿真，模糊函数中图分类号：TN29文献标识码：ADOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2021.02.017引用格式：张华杰.通用脉冲雷达信号仿真软件设计与实现［J ］.火力与指挥控制，2021，46（2）：97-103.通用脉冲雷达信号仿真软件设计与实现*张华杰（新乡学院物理与电子工程学院，河南新乡453000）Design and Implementation of General Pulse Radar Signal Simulation SoftwareZHANG Hua-jie（School of Physics and Electronic Engineering ，Xinxiang University ，Xinxiang 453000，China ）Abstract ：Firstly ，based on the basic theory of radar signal ，the time domain representation ，frequency domain representation and fuzzy function of radar signal are analyzed and arranged ；three typical radar pulse signals ，including single carrier rectangular pulse signal ，LFM rectangular pulse signal and pseudo -random two -phase coded signal are summarized ，and describes their complex envelope ，time domain description ，spectrum function ，fuzzy function and their deatures are elaborated and analyzed in details ，and the complete mathematical models of three kinds of radar pulse signals are established.Finally ，based on the MATLAB simulation software ，three kinds of typical radar pulse signals are simulated ，and the general pulse radar signal simulation software is designed and compiled.The simulation software can set various parameters ，signal sampling frequency and sampling time of radar pulse signals ，and simulate the signals according to the set parameters ，and provide the time -domain waveform ，spectrum and three-dimensional fuzzy function diagram of the signals ，which has a positive role in promoting the teaching and scientific research of radar signal form ，and students can intuitively and vividly learn and understand all kinds radar pulse singnals.At the same time ，for the related research work ，it can provide all kinds of needed radar signal data ，and provide data support for the relative algorithm research of radar signal processing algorithm.Key words ：radar pulse signal ，LFM signal ，biphase coded signal ，signal simulation ，fuzzy function Citation format ：ZHANG H J.Design and implementation of general pulse radar signal simulation software ［J ］.Fire Control &Command Control ，2021，46（2）：97-103.文章编号：1002-0640（2021）02-0097-07Vol.46，No.2Feb ，2021火力与指挥控制Fire Control &Command Control 第46卷第2期2021年2月97··（总第46-）火力与指挥控制2021年第2期0引言雷达系统在军事和民用领域都有着很广泛的影响，长期以来我国的雷达制造水平有了长足的发展，但在系统的仿真领域起步较晚，而且缺乏统一的规划。