基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法及系统

1.本发明涉及基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法及系统，属于复合雷达信号设计技术领域。


背景技术：

2.随着现代军事科学技术的发展，特别是伴随着微电子技术和信号信息处理技术等相关学科的进步，与雷达有关的电子干扰与抗干扰已经成为了未来战场争夺的焦点之一，使得雷达的应用环境日益恶化，非常容易受到敌方侦察设备的侦察和随之而来的干扰，甚至是直接的攻击。因此，战场各方面环境复杂化的现状，促成了低截获概率雷达（low probability of intercept radar：lpi radar）概念的提出和技术的发展。尤其作为新一代体制代表的相控阵雷达系统，不仅要有远的探测距离和高的灵敏度，而且还必须拥有低的截获概率，在保障雷达基本探测性能的前提下，有效增强雷达对抗敌方侦察接收机的能力，以取得在未来战场的主动权。
3.然而，宽带雷达的很多理论基础尚未完全成熟，很多关键技术，像宽带检测存在的相干处理间隔（coherent processing interval：cpi）内跨距离单元走动导致的积累脉冲数减少等问题，就处在理论研究过程之中；此外，宽带信号对于工程实现方面的超高速ad采样、大容量数据传输网络和高速数字信号处理器等硬件资源制约，常规的一些方法很难在实际的硬件平台上实现 。就目前状态而言，常规的雷达采用的仍是窄带（数兆赫兹）信号，但线性调频过于简单的调制形式不适合作为有效的抗截获信号。此外，现有同时多频瞬时宽带信号形式单一，snr（信噪比）低，严重影响抗截获性能和目标检测，目前该方面，尤其是面向工程应用的、可实际实现的解决方法还未有相关报道。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法，从频率与宽带两方面着手进行设计，以实现灵活多样的宽带低信噪比lpi信号的产生，并实现工程应用，提升雷达抗干扰及抗截获性能。
5.本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法，针对来自雷达载波源的载波信号进行处理，获得载波信号所对应的恒包络瞬时多频载波信号，构成复合雷达发送信号；其中，表示载波信号的产生时间。
6.作为本发明的一种优选技术方案：根据载波信号，针对载波信号按如下公式处理：
获得载波信号所对应的恒包络瞬时多频载波信号，构成复合雷达发送信号；其中，表示载波信号的幅度，表示载波信号的频率，表示自然常数，表示复数符号，表示载波信号的产生时间，表示预设倍频数，表示预设瞬时多频相位调制函数。
7.作为本发明的一种优选技术方案：所述瞬时多频相位调制函数，其中，表示预设调制频率。
8.作为本发明的一种优选技术方案：根据预设恒包络多相编码调制时域波形信号，针对所述恒包络瞬时多频载波信号，按如下公式进行调制处理；获得恒包络相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号，构成复合雷达发送信号。
9.作为本发明的一种优选技术方案：所述预设恒包络多相编码调制时域波形信号为线性调频lfm、非线性调频nlfm、barker码、costas编码fsk、多相码psk或psk/fsk组合调制中的任意一种。
10.作为本发明的一种优选技术方案：若预设恒包络多相编码调制时域波形信号为多相码psk，则所对应编码依次为[0, 0, 28.88, 5.41, 305.70, 287.05, 307.70, 255.71, 229.28, 297.61, 354.33, 42.59, 42.95, 64.81, 109.31, 221.97, 258.33, 31.78, 141.23, 152.19, 353.50, 291.18, 174.43, 319.14, 244.62, 121.78, 53.24, 350.51, 243.66, 248.42, 104.62, 41.61, 229.91, 378.89, 215.27, 68.77, 296.56, 129.20, 275.14, 51.12, 175.68, 320.13, 105.83, 262.13, 79.18]，且预设调制脉宽。
[0011]
本发明还要解决的技术问题是提供基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法的系统，通过调制化模块的引入，针对载波信号，实现频率与宽带的调制，以实现灵活多样的宽带低信噪比lpi信号的产生，并实现工程应用，提升雷达抗干扰及抗截获性能。
[0012]
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法的系统，基于雷达载波源，包括瞬时多频信号产生模块、调制器、发射机链路、以及天线；其中，瞬时多频信号产生模块用于针对来自雷达载波源的载波信号进行处理，获得载波信号所对应的恒包络瞬时多频载波信号；调制器用于针对所述恒包络瞬时多频载波信号进行调制处理，获得恒包络相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号；所述复合雷达发送信号经发射机链路由天线进行辐射；发射机链路用于针对复合雷达发送信号依次进行上变频与射频放大处理。
[0013]
作为本发明的一种优选技术方案：所述天线为相控阵天线。
[0014]
本发明所述基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法及系统，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法及系统，针对
来自雷达载波源的载波信号，从频率与宽带两方面着手进行设计，借助调制信号形式的多样性，经恒包络瞬时多频载波信号，获得灵活多样的宽带低信噪比lpi信号，即复合雷达发送信号，克服了工程实现所带来的超高速ad采样、大容量数据传输网络、以及高速数字信号处理器等硬件资源制约问题，所获复合雷达发送信号应用于实际工程当中，宽带信号信噪比（snr）高，能够有效提升雷达抗干扰及抗截获性能。
附图说明
[0015]
图1是本发明所设计基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法的流程示意图；图2是本发明设计应用中所获恒包络瞬时多频载波信号的时域波形图；图3是本发明设计应用中所获恒包络瞬时多频载波信号的频谱图；图4是本发明设计应用中恒包络多相编码调制时域波形信号的时域波形图；图5是本发明设计应用中恒包络多相编码调制时域波形信号的频谱图；图6是本发明设计应用中所获相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号的时域波形图；图7是本发明设计应用中所获相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号的频谱图；图8是本发明设计应用中瞬时多频宽带复合信号在瞬时测频接收机（ifm）侦收情况下的分析结果；图9是本发明设计应用中瞬时多频宽带复合信号在信道化接收机侦收情况下的分析结果。
具体实施方式
[0016]
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0017]
本发明设计了基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法，实际应用当中，如图1所示，首先应用瞬时多频信号产生模块，根据载波信号，针对载波信号按如下公式处理：获得载波信号所对应的恒包络瞬时多频载波信号，即幅度不变的瞬时多频载波信号；其中，表示载波信号的幅度，表示载波信号的频率，表示自然常数，表示复数符号，表示载波信号的产生时间，表示预设倍频数，表示预设瞬时多频相位调制函数；实际应用中，上述预设瞬时多频相位调制函数，其中，表示预设调制频率，实际应用当中，
当时，所获恒包络瞬时多频载波信号的时域波形图、频谱图分别如图2、图3所示，其中，图2中上图为恒包络瞬时多频载波信号的时域实部（i）波形图，下图为恒包络瞬时多频载波信号的时域虚部（q）波形图；实际应用中，当，，即将载波信号放置在零中频。
[0018]
然后应用调制器，根据预设恒包络多相编码调制时域波形信号，针对所述恒包络瞬时多频载波信号，按如下公式进行调制处理；获得恒包络相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号，构成复合雷达发送信号；其中，预设恒包络多相编码调制时域波形信号为线性调频lfm、非线性调频nlfm、barker码、costas编码fsk、多相码psk或psk/fsk组合调制中的任意一种，实际应用中，当预设恒包络多相编码调制时域波形信号为多相码psk，则所对应编码依次为[0, 0, 28.88, 5.41, 305.70, 287.05, 307.70, 255.71, 229.28, 297.61, 354.33, 42.59, 42.95, 64.81, 109.31, 221.97, 258.33, 31.78, 141.23, 152.19, 353.50, 291.18, 174.43, 319.14, 244.62, 121.78, 53.24, 350.51, 243.66, 248.42, 104.62, 41.61, 229.91, 378.89, 215.27, 68.77, 296.56, 129.20, 275.14, 51.12, 175.68, 320.13, 105.83, 262.13, 79.18]，且预设调制脉宽，则如图4所示恒包络多相编码调制时域波形信号的时域波形图，以及如图5所示恒包络多相编码调制时域波形信号的频谱图，其中，图4中上图为恒包络多相编码调制时域波形信号的时域实部（i）波形图，下面为恒包络多相编码调制时域波形信号的时域虚部（q）波形图。
[0019]
实际应用中，如果在系统采用线性功放或工作在小信号模式近似线性区间时，作用于恒包络瞬时多频载波信号各载波上的调制信号可以不同；与之对应的，带通滤波器组后的匹配脉压参考函数也不同。在侦收截获和干扰方来看，就好像同时多部雷达在工作，进一步增强了雷达的隐蔽性和抗干扰稳健性。
[0020]
基于上述实施所获恒包络相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号构成的复合雷达发送信号，如图6所示恒包络相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号的时域波形图，以及如图7所示恒包络相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号的频谱图；其中，图6中上图为恒包络相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号的时域实部（i）波形图，下图为恒包络相位调制瞬时宽带多频复合雷达信号的时域虚部（q）波形图。
[0021]
所获复合雷达发送信号，即多频宽带复合信号，将雷达辐射功率分布在更宽的频谱上，降低其被截获侦收的概率，起到了隐蔽的作用。如图8和图9分别给出了多频宽带复合信号在瞬时测频接收机（ifm）和信道化接收机侦收情况下的分析结果。由附图可知，多频宽带复合信号有效拓展雷达信号的频谱，降低辐射信号的功率谱，减少被侦收机截获与参数
分析到的可能性。
[0022]
最后所获复合雷达发送信号，经发射机链路由相控阵天线进行辐射，其中，发射机链路用于针对复合雷达发送信号依次进行上变频与射频放大处理。
[0023]
上述技术方案所设计基于工程实现的瞬时宽带多频复合雷达信号产生方法及系统，针对来自雷达载波源的载波信号，从频率与宽带两方面着手进行设计，借助调制信号形式的多样性，经恒包络瞬时多频载波信号，获得灵活多样的宽带低信噪比lpi信号，即复合雷达发送信号，克服了工程实现所带来的超高速ad采样、大容量数据传输网络、以及高速数字信号处理器等硬件资源制约问题，所获复合雷达发送信号应用于实际工程当中，宽带信号信噪比（snr）高，能够有效提升雷达抗干扰及抗截获性能。
[0024]
下面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。