本發(fā)明涉及雷達(dá)總體設(shè)計(jì)和信號處理領(lǐng)域中的一種雙頻發(fā)射方式及基于雙頻實(shí)時(shí)處理的雜波抑制方法，具體涉及一種提升雜波抑制能力的方法，可廣泛用于脈沖雷達(dá)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。

背景技術(shù)：

雜波環(huán)境是由分布在地球表面的、大量的散射單元(例如地形、地物、海浪)或分布在某個(gè)空間體積中的散射單元(例如氣象反射和金屬箔條)所引起的，如不采取有效措施，將嚴(yán)重影響地面雷達(dá)低空探測性能。雜波抑制能力是指雷達(dá)在探測過程中對來自地面、海面、空中等區(qū)域干擾雜波的抑制能力，是評價(jià)現(xiàn)代雷達(dá)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。雷達(dá)在探測低空目標(biāo)時(shí)，對于這種地雜波干擾信號，地面雷達(dá)一般通過mtd/pd等多普勒濾波的措施抑制雜波。

采用mtd/pd等多普勒濾波取得的抑制效果與脈沖積累時(shí)間緊密相關(guān)，積累時(shí)間越長、脈沖數(shù)目越多對應(yīng)的頻率分辨率就越高，相應(yīng)的抑制效果越好，但是，由于雷達(dá)要進(jìn)行全方位的掃描，在各方位上的波束駐留時(shí)間的一定的。為了兼具遠(yuǎn)距離和近距離的全程探測，通常采用長脈沖進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測和短脈沖進(jìn)行近距離探測的工作方式，在波束駐留時(shí)間內(nèi)，傳統(tǒng)的工作時(shí)序一般有兩種，一、遠(yuǎn)距離與近距離交替發(fā)射不同脈寬、相同重復(fù)周期的波形，此時(shí)近距離與遠(yuǎn)距離具有相同的脈沖數(shù)目和最大的積累時(shí)間，兩者雜波抑制能力相同；二、遠(yuǎn)距離與近距離獨(dú)立發(fā)射不同脈寬、不同重復(fù)周期的波形，可根據(jù)需求調(diào)整遠(yuǎn)距離或近距離的脈沖數(shù)目，兩者在波束駐留時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和對應(yīng)的積累時(shí)間可以不同，當(dāng)分配更多的時(shí)間用于近距離產(chǎn)生更多的脈沖數(shù)量，以提升近距離雜波抑制能力時(shí)，遠(yuǎn)距離相應(yīng)的積累時(shí)間會有所減少，從而導(dǎo)致雷達(dá)探測威力的下降。

上述傳統(tǒng)的工作時(shí)序中，波束駐留時(shí)間限制了雜波抑制能力的提升，但是由于天線轉(zhuǎn)速、波束寬度等基本指標(biāo)的限制，波束駐留時(shí)間是相對固定的，此時(shí)就存在雜波抑制與時(shí)間資源矛盾的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明將針對傳統(tǒng)模式中的該矛盾，給出一種雙頻發(fā)射方式及基于雙頻實(shí)時(shí)處理的雜波抑制方法。本發(fā)明在有限的波束駐留時(shí)間內(nèi)，通過有效的發(fā)射方式與相應(yīng)的處理方法，獲取最佳的積累時(shí)間和脈沖數(shù)量，提升雜波抑制能力。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種雙頻發(fā)射方法，其特征在于：在一個(gè)發(fā)射周期內(nèi)包括一個(gè)長脈沖和兩個(gè)短脈沖，長脈沖時(shí)間寬度大于短脈沖時(shí)間寬度的10倍以上，長脈沖中心頻率與短脈沖中心頻率為不同的頻率，首先發(fā)射長脈沖，在發(fā)送結(jié)束后，立即發(fā)送第一個(gè)短脈沖，第一個(gè)短脈沖發(fā)射起始時(shí)刻間隔固定時(shí)間后，發(fā)射第二個(gè)短脈沖，然后重復(fù)以上一個(gè)發(fā)射周期內(nèi)的波形發(fā)射。

根據(jù)如上所述的雙頻發(fā)射方法，其特征在于：所述的第一個(gè)短脈沖發(fā)射與第二個(gè)短脈沖發(fā)射間隔半個(gè)發(fā)射周期。

本發(fā)明還公開了一種基于雙頻實(shí)時(shí)處理的雜波抑制方法，其特征在于：包括下述步驟：

步驟一、產(chǎn)生雙頻發(fā)射波形，雙頻發(fā)射波形產(chǎn)生方法為：在一個(gè)發(fā)射周期內(nèi)包括一個(gè)長脈沖和兩個(gè)短脈沖，長脈沖時(shí)間寬度大于短脈沖時(shí)間寬度的10倍以上，長脈沖中心頻率與短脈沖中心頻率為不同的頻率，首先發(fā)射長脈沖，在發(fā)送結(jié)束后，立即發(fā)送第一個(gè)短脈沖，第一個(gè)短脈沖發(fā)射起始時(shí)刻間隔固定時(shí)間后，發(fā)射第二個(gè)短脈沖，然后重復(fù)以上一個(gè)發(fā)射周期內(nèi)的波形發(fā)射；

步驟二、雙頻信號接收處理的步驟，具體包括以下步驟：

a、雷達(dá)射頻回波信號經(jīng)過模擬的下變頻處理后得到中心載頻為零的寬帶模擬信號；

b、寬帶模擬信號經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換之后，轉(zhuǎn)換為兩路數(shù)字信號，其中一路數(shù)字信號通過頻率為if1的本振信號進(jìn)行數(shù)字混頻，將長脈沖信號中心頻率搬移至零頻，得到長脈沖零中頻預(yù)處理信號，另一路數(shù)字信號通過頻率為-if2的本振信號進(jìn)行數(shù)字混頻，將短脈沖信號中心頻率搬移至零頻，得到短脈沖零中頻預(yù)處理信號；

c、設(shè)置低通帶寬與信號帶寬一致的低通濾波器，對長脈沖零中頻預(yù)處理信號進(jìn)行低通濾波處理，濾除帶外頻率分量之后，得到對應(yīng)的長脈沖的零中頻信號；對短脈沖零中頻預(yù)處理信號進(jìn)行低通濾波處理，濾除帶外頻率分量之后，得到對應(yīng)的短脈沖的零中頻信號；其中，if1和if2分別為長脈沖、短脈沖相對于當(dāng)前工作頻率點(diǎn)中心頻率的偏移頻率量；

步驟三、雜波抑制的步驟。

根據(jù)如上所述的基于雙頻實(shí)時(shí)處理的雜波抑制方法，其特征在于：所述的第一個(gè)短脈沖發(fā)射與第二個(gè)短脈沖發(fā)射間隔半個(gè)發(fā)射周期。

本發(fā)明的有益效果是：在波束駐留時(shí)間內(nèi)，增加了近距離脈沖回波數(shù)目，提升了雜波抑制能力，解決了雜波抑制與時(shí)間資源矛盾的問題；長短脈沖使用了不同的載頻，可以實(shí)現(xiàn)在長脈沖接收區(qū)間同時(shí)接收短脈沖的回波，而且兩者不產(chǎn)生串?dāng)_；短脈沖發(fā)射脈沖數(shù)目多于同方位波位覆蓋的長脈沖數(shù)目，增加了近距離雜波區(qū)回波脈沖數(shù)目，提高近距離雜波的多普勒分辨率，在有限的波束駐留時(shí)間內(nèi)，提升了近距離的雜波抑制能力。

附圖說明

圖1為工作時(shí)序圖；

圖2為雙頻接收處理流程示意圖。

具體實(shí)施方式

名詞解釋：

mtd：動(dòng)目標(biāo)檢測。

pd：脈沖多普勒。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的雙頻發(fā)射方法，在一個(gè)發(fā)射周期內(nèi)包括一個(gè)長脈沖和兩個(gè)短脈沖，長脈沖時(shí)間寬度最好大于短脈沖時(shí)間寬度的10倍以上，長脈沖中心頻率與短脈沖中心頻率為不同的頻率，首先發(fā)射一個(gè)長脈沖，在發(fā)送結(jié)束后，立即發(fā)送第一個(gè)短脈沖，第一個(gè)短脈沖發(fā)射起始時(shí)刻間隔固定時(shí)間后，發(fā)射第二個(gè)短脈沖，然后重復(fù)以上一個(gè)發(fā)射周期內(nèi)的波形發(fā)射。

本發(fā)明中，第一個(gè)短脈沖發(fā)射與第二個(gè)短脈沖發(fā)射最好間隔半個(gè)發(fā)射周期。這樣在一個(gè)接收周期內(nèi)，第一個(gè)回波包括長脈沖中心頻率與短脈沖中心頻率兩種頻率的回波，而第二回波只包括短脈沖中心頻率回波，其任意兩個(gè)短脈沖中心頻率都相距半個(gè)頻率周期，便于信號處理和發(fā)射接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)具有雙倍的脈沖回波數(shù)量，在滿足全距離、全空域覆蓋的情況下，可以利用的回波數(shù)量更多，可實(shí)現(xiàn)更高的地雜波中目標(biāo)可見度，提高低空探測性能。

本發(fā)明的基于雙頻實(shí)時(shí)處理的雜波抑制方法，包括下述步驟：

步驟一、產(chǎn)生雙頻發(fā)射波形：

按照如圖1所示產(chǎn)生雙頻發(fā)射波形，適用于長脈沖時(shí)間寬度wt1遠(yuǎn)大于短脈沖時(shí)間寬度wt2的脈沖壓縮雷達(dá)，長脈沖時(shí)間寬度最好大于短脈沖時(shí)間寬度的10倍以上，例如長脈沖寬度為wt1＝600us，短脈沖寬度為wt2＝20us。首先發(fā)送中心頻率為f1、脈沖寬度為wt1的長脈沖，在長脈沖發(fā)送結(jié)束后，緊接著發(fā)送中心頻率為f2脈沖寬度為wt2的第一個(gè)短脈沖，在等待相距第一個(gè)短脈沖發(fā)射起始時(shí)刻tr2時(shí)間后，發(fā)送第二個(gè)短脈沖，第二個(gè)短脈沖接收后，當(dāng)前重復(fù)周期結(jié)束，接著等待相距長脈沖發(fā)射起始時(shí)刻tr1時(shí)間后，開始下按照上述周期重復(fù)發(fā)射的長、短脈沖。

通過上述時(shí)序，在長脈沖的一個(gè)重復(fù)周期tr1內(nèi)，短脈沖的重復(fù)周期為tr2，短脈沖的重復(fù)周期是長脈沖的二分之一，那么，在雷達(dá)系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)探測近距離的短脈沖相對于負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離探測的長脈沖，具有雙倍的脈沖回波數(shù)量，在滿足全距離、全空域覆蓋的情況下，可以利用的回波數(shù)量更多，可實(shí)現(xiàn)更高的地雜波中目標(biāo)可見度，提高低空探測性能。

在保證每個(gè)短脈沖對應(yīng)的接收回波區(qū)域近距離威力覆蓋的前提下，可以考慮在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)射三個(gè)或更多的短脈沖，進(jìn)一步提高雜波的抑制能力。

步驟二、雙頻信號接收處理

雙頻工作情況下，信號接收處理流程圖如圖2所示。處理過程如下：

1、雷達(dá)射頻回波信號srf中，同時(shí)包括了長脈沖和短脈沖的射頻回波信號，長脈沖回波信號對應(yīng)的中心頻率f1＝f0-if1，短脈沖回波信號對應(yīng)的中心頻率為f2＝f0+if2，其中if1和if2為長、短脈沖相對于當(dāng)前工作頻率點(diǎn)中心頻率f0的偏移頻率量。

2、雷達(dá)射頻回波信號srf經(jīng)過模擬的下變頻處理后得到中心載頻為零的寬帶模擬信號sif，包括了長、短脈沖的中頻信息；

3、寬帶模擬信號sif經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換之后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號s12，接著，一方面，s12通過頻率為if1的本振信號進(jìn)行數(shù)字混頻，將長脈沖信號中心頻率搬移至零頻，得到長脈沖零中頻預(yù)處理信號s10，該信號包含長脈沖零中頻信號和中心頻率為if1+if2的短脈沖信號，另一方面，s12通過頻率為-if2的本振信號進(jìn)行數(shù)字混頻，將短脈沖信號中心頻率搬移至零頻，得到短脈沖零中頻預(yù)處理信號s20，該信號包含短脈沖零中頻信號和中心頻率為-(if1+if2)的長脈沖信號；與常規(guī)的信號處理方式不同，本步驟中，通過兩次提取長脈沖零中頻信號、短脈沖零中頻信號。

4、設(shè)置低通帶寬與信號帶寬一致的低通濾波器，對長脈沖零中頻預(yù)處理信號s10進(jìn)行低通濾波處理，濾除帶外頻率分量之后，得到對應(yīng)的長脈沖的零中頻信號s1，同時(shí)，對短脈沖零中頻預(yù)處理信號s20進(jìn)行低通濾波處理，濾除帶外頻率分量之后，得到對應(yīng)的短脈沖的零中頻信號s2。

步驟三、雜波抑制

雜波抑制過程采用mtd/pd進(jìn)行處理，由于短脈沖s2的脈沖回波數(shù)目是長脈沖s1脈沖回波數(shù)目的2倍，后續(xù)mtd/pd等雜波抑制處理過程中，提升了短脈沖對應(yīng)的雜波抑制能力。