高頻地波雷達(dá)的射頻干擾抑制研究

《高頻地波雷達(dá)的射頻干擾抑制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、高頻地波雷達(dá)的射頻干擾抑制研究摘要：本文研究了線(xiàn)性調(diào)頻體制的高頻地波雷達(dá)的射頻干擾(RFI)抑制問(wèn)題，分析了RFI的基本特點(diǎn)及其表現(xiàn)形式，建立了相應(yīng)的干擾模型。在抑制干擾的方法上，分別提出了時(shí)域處理方法和基于動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)技術(shù)的多普勒域處理方法，從不同的角度對(duì)RFI進(jìn)行抑制。本文引入了多普勒域的MTI濾波方法，利用RFI在多普勒譜上表現(xiàn)出很強(qiáng)的距離相關(guān)性的特點(diǎn)，通過(guò)方差矩陣分解為信號(hào)子空間，回波數(shù)據(jù)對(duì)信號(hào)子空間進(jìn)行投影來(lái)濾除RFI，對(duì)雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理表明上述方法是有效的。關(guān)鍵詞:高頻地波雷達(dá);射頻干擾;線(xiàn)性調(diào)頻;時(shí)頻分析

2、;動(dòng)目標(biāo)顯示18前言自從1992年新的《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》將各海洋主權(quán)國(guó)家對(duì)海洋的管轄權(quán)擴(kuò)大到200海里專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)之后，世界各臨海國(guó)家都在大力發(fā)展先進(jìn)的海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)。高頻地波雷達(dá)作為超視距雷達(dá)OTHR(over-The-HorizonRadar)的一種，利用高頻段(3-30MHz)的垂直極化波沿海洋表面?zhèn)鞑r(shí)衰減較小的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)海洋表面環(huán)境和海上低速移動(dòng)目標(biāo)的超視距探測(cè)。和其它的海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備相比，高頻地波雷達(dá)具有測(cè)量精度高、監(jiān)測(cè)面積大、投資較少的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于高頻地波雷達(dá)架設(shè)在岸邊，系統(tǒng)工作基本上不受自然環(huán)境的影響，因此能

3、夠?qū)Ｑ筮M(jìn)行全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，高頻地波雷達(dá)對(duì)探測(cè)隱形目標(biāo)具有潛在的效能(存在使目標(biāo)隱形失效的頻率)，而且能有效地對(duì)抗反輻射導(dǎo)彈，生存能力較強(qiáng)，因此在軍事上也有著重要用途和巨大潛力.毫無(wú)疑問(wèn)，高頻地波雷達(dá)海洋環(huán)境和目標(biāo)探測(cè)技術(shù)是一門(mén)正在積極發(fā)展中的新興技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)家安全防衛(wèi)方面具有重要的作用。相對(duì)于微波波段而言，高頻段雷達(dá)的工作環(huán)境十分復(fù)雜，密布著各種不同的短波無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，如各種短波電臺(tái)、廣播、電視等。而為了獲得較高的距離分辨率，高頻雷達(dá)的工作帶寬往往設(shè)計(jì)得很大，因此在實(shí)際工作中很難完全避開(kāi)這些外部干擾的頻段。這些干

4、擾信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，就形成了射頻干擾(RFI)。資料表明在高頻段，雷達(dá)的外部干擾和噪聲通常比接收機(jī)的內(nèi)部噪聲高20-40dB，成為限制雷達(dá)性能的主要因素。雖然脈沖壓縮過(guò)程本身可以提高信噪比，但大多數(shù)情況下，RFI的功率遠(yuǎn)大于目標(biāo)回波，其存在嚴(yán)重影響了后續(xù)的信號(hào)處理算法的有效性。對(duì)雷達(dá)的接收系統(tǒng)而言，RFI的影響主要表現(xiàn)在兩方面:一是容易造成接收機(jī)飽和而無(wú)法正常工作，并損失目標(biāo)回波的有效動(dòng)態(tài)范圍，給接收機(jī)硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)困難；另一方面，RFI的存在降低了HF雷達(dá)回波譜的質(zhì)量，減低了有效探測(cè)距離，使得海態(tài)信息的有效提取及目標(biāo)信息的檢測(cè)

5、與識(shí)別任務(wù)更為艱巨。因此研究如何抑制這種噪聲及干擾消除便成為雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)中的重要一環(huán)。針對(duì)高頻段RFI的特點(diǎn)和線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的信號(hào)處理方式，本文分別從時(shí)域和多普勒域這兩個(gè)角度分析了RFI的特點(diǎn)，推導(dǎo)了RFI經(jīng)雷達(dá)接收機(jī)解調(diào)后在時(shí)域和多普勒域的表達(dá)式，并提出了與之相對(duì)應(yīng)的抑制方法。181射頻干擾分析1.1OSMAR2000的工作體制為了提高雷達(dá)檢測(cè)能力，現(xiàn)代雷達(dá)多采用脈沖壓縮技術(shù)，以解決探測(cè)距離和分辨率的矛盾，增加系統(tǒng)的時(shí)間帶寬積。在工程實(shí)現(xiàn)上，高頻雷達(dá)多采用發(fā)射線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)(LFM)的調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)和調(diào)頻中斷連續(xù)

6、波(FMICW)的體制，便于以較小的峰值功率和較簡(jiǎn)單的形式獲得較大的時(shí)間帶寬積，提高距離分辨率，其解調(diào)過(guò)程如圖1-l示:低通濾波A/D解距離解速度回波信號(hào)本振信號(hào)圖1-l高頻雷達(dá)接收機(jī)示意圖其中解距離信息和解速度信息由兩次傅立葉變換來(lái)完成，因此通常我們分別把解距離和解速度的過(guò)程稱(chēng)為第一次傅立葉變換和第二次傅立葉變換。研制的高頻地波海態(tài)雷達(dá)OSMAR2000系統(tǒng)即采用了FMICW的體制，其發(fā)射信號(hào)為門(mén)控脈沖調(diào)制的線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)(LFM)，波形如圖1-2所示:圖1-2FMICW的發(fā)射波信號(hào)在一個(gè)掃頻周期之內(nèi)，未門(mén)控的發(fā)射信號(hào)可以寫(xiě)成（

7、1-1）其中a=B/T為線(xiàn)性調(diào)頻率，為信號(hào)的初始相位(1-2)g(t)為門(mén)控信號(hào)。若目標(biāo)的延時(shí)為，則目標(biāo)散射回波信號(hào)可以表示為（1-3）18其中，為傳播衰減因子，1-g(t)為壓地波信號(hào)。盡管接收機(jī)采用匹配濾波器能獲得最大的信噪比，但為了減小距離旁瓣電平，通常采用失配的脈沖壓縮濾波器，即對(duì)匹配濾波器在頻域或幅度上進(jìn)行加權(quán)。回波信號(hào)的失配濾波過(guò)程是由混頻、通濾波和傅立葉變換來(lái)等效完成的。接收機(jī)的本振信號(hào)是未門(mén)控的FMCW信號(hào)，輸出可以表示為（1-4）其中FT表示傅立葉變換，LPF表示低通濾波器，*代表卷積。通常，低通濾波器擁有足夠

8、的帶寬以至可以忽略對(duì)門(mén)控脈沖的影響。觀察上式可以發(fā)現(xiàn)，[l-g(t)]g(t-)約這一項(xiàng)只是對(duì)不同距離元的回波乘了一個(gè)不同的系數(shù)，表明接收機(jī)對(duì)其時(shí)間利用率不同，而不影響單個(gè)距離元上解調(diào)信號(hào)的頻率成分，因此我們后面的分析通常略去門(mén)控信號(hào)的影響。1.2RFI的特點(diǎn)R