信道化接收處理方法研究

黎建春

(西北空中交通管理局 技術(shù)保障中心雷達室,陜西 西安710082)

摘要現(xiàn)代雷達接收機要求具有瞬時頻帶寬,良好的靈敏度和動態(tài)范圍,檢測同時到達信號的能力等特點。針對這些問題,采用多相濾波組信道化接收的處理方法,將兩個線性調(diào)頻脈沖信號通過多相濾波組信道化接收機,經(jīng)信道劃分、采樣、移頻等處理后,實現(xiàn)對多路信號的信道分離,并成功檢測到同時到達的信號,降低了信號處理的復(fù)雜度,提高了接收機實時處理能力,尤其是提高了雷達接收機全概率截獲目標(biāo)的能力。

關(guān)鍵詞雷達;靈敏度;動態(tài)范圍;多相濾波組信道化接收機

收稿日期:2015-02-09

作者簡介:黎建春(1984—),男,助理工程師。研究方向:民航雷達信號處理。E-mail:13571499461@139.com

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.09.023

中圖分類號TN957.5

Channelized Reception Processing

LI Jianchun

(Technical Support Center Radar Room,Northwest Air Traffic Management Bureau,Xi’an 710082,China)

AbstractModern radar receivers require a wide instantaneous bandwidth,good sensitivity and dynamic range,and detection of signals arriving at the same time.We use the polyphase filter group of channelized receiver through which pass two linear frequency modulation pulse signals.After channelizing,sampling and frequency shift,channel separation for multi-channel signals and successful detection of the signals arriving at the same time is achieved,thus reducing the complexity of signal processing and improving the real-time processing performance,especially the full probability interception ability of radar receivers.

Keywordsradar;sensitivity;dynamic range;polyphase filter set of channelized receiver

現(xiàn)代雷達接收機的主要特點是頻段寬,待處理的信號種類多,且處于被動接收的條件下工作。一般雷達接收機的一個主要缺點是同時多信號處理的能力比較弱,同一時刻只能處理一個信號。對多信號的處理只能采用流水作業(yè)的方法進行時分處理,這對電磁環(huán)境越來越復(fù)雜的信息化戰(zhàn)場是不適應(yīng)的。解決方法之一是采用多臺接收機并行工作,這顯然會增加系統(tǒng)的復(fù)雜度、提高系統(tǒng)成本;解決的第二個方法是多信道并行處理,增加單臺接收機的處理容量[1]。這種多信道并行處理結(jié)構(gòu)雖然能解決多信號的同時處理問題,但其是以增加信號處理的復(fù)雜度、提高成本來換取的。本文介紹了一種基于多相濾波技術(shù)的數(shù)字信道化接收機結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)將有助于降低復(fù)雜度,提高實時處理能力,尤其提高了雷達接收機全概率截獲的能力。通過Matlab對該信道化接收處理方法進行仿真驗證[2],結(jié)果表明:信道化接收機可將寬帶線性調(diào)頻連續(xù)波信號劃分成多個窄帶信號同時接收,也能同時處理多個線性調(diào)頻脈沖信號。

1數(shù)字濾波組的概念

數(shù)字濾波組就是指具有一個共同輸入,若干個輸出的一組濾波器[3-4],如圖1所示。圖中hk(n)(k=0,1,…,D-1)為D個濾波器的沖激響應(yīng),S(n)為D個濾波器的共同輸入信號,yk(n)(k=0,1,…,D-1)為輸出信號。D個濾波器將寬帶信號S(n)均勻分成若干(D)個子頻帶信號輸出,該濾波器即為信道化濾波器。

圖1　數(shù)字濾波器組

2多相濾波組信道化接收機

多相濾波結(jié)構(gòu)的信道化接收機數(shù)學(xué)模型如圖2所示。

圖2　多相濾波組信道化接收機原理圖

將原始采樣序列S(n)每隔(D-1)個數(shù)據(jù)進行整數(shù)倍抽取,D為抽取因子。當(dāng)D為偶數(shù)時取(-1)m,D為奇數(shù)時取1。每個信道的抽取濾波器是該濾波器的多相分量hLP(n),抽取器處于整個信號處理過程的前端,解決了高速A/D芯片與低速信號處理器之間的矛盾。

3線性調(diào)頻脈沖信號仿真驗證

3.1　線性調(diào)頻脈沖信號的產(chǎn)生

雷達系統(tǒng)[5-7]的工作頻率范圍為220～305 MHz,f0=262.5 MHz,每個信道的帶寬Bs=2 MHz,回波中包含兩個LFM信號,其參數(shù)如表1所示,信噪比SNR=10 dB。

表1　線性調(diào)頻信號參數(shù)

從線性調(diào)頻信號可計算出調(diào)頻斜率為u1=6×109和u2=3×109,其線性調(diào)頻信號時域仿真如圖3所示。

圖3　線性調(diào)頻信號時域圖

由圖3可以看出,線性調(diào)頻信號的頻率隨時間逐漸遞增,且線性調(diào)頻信號由兩個線性調(diào)頻脈沖信號相加形成[8-10]。

3.2　線性調(diào)頻脈沖信號信道化接收處理

圖4　信道劃分示意圖

通過移頻濾波處理后取出多相濾波信道化接收中的第43信道(Chirp1)和第56信道(Chirp2)信號,并與相鄰信道信號作比較,多相濾波信道化處理后第43信道的時域、頻域圖如圖5和圖6所示,第56信道的時域、頻域圖如圖7和圖8所示。

如圖5所示,線性調(diào)頻脈沖信號信道化處理后,僅43信道存在信號,相鄰的42和44信道均無信號輸出。

圖5　多相濾波信道化第43信道時域圖

如圖6所示,43信道信號的頻帶寬度為2 MHz。

圖6　多相濾波信道化第43信道頻域圖

如圖7所示,線性調(diào)頻脈沖信號經(jīng)信道化處理后,僅56信道存在信號,相鄰的55和57信道均無信號輸出。

圖7　多相濾波信道化第56信道時域圖

如圖8所示,56信道信號的頻帶寬度為2 MHz。

圖8　多相濾波信道化第56信道頻域圖

4仿真結(jié)果與分析

如圖3所示,信道化處理前線性調(diào)頻脈沖信號由調(diào)頻脈沖信號疊加而成,經(jīng)多相濾波信道化處理后成為兩個線性調(diào)頻脈沖信號(Chrip1和Chrip2)分別位于第43信道和第56信道,可見多相濾波信道化接收機能將85 MHz的寬頻信號劃分為2 MHz的窄帶信號輸出,且不影響信號質(zhì)量。因此,信道化接收機可將寬帶

線性調(diào)頻連續(xù)波信號劃分成多個窄帶信號同時接收,也能同時檢測多個線性調(diào)頻脈沖信號。

5結(jié)束語

本文對線性調(diào)頻脈沖信號進行了多相濾波組信道化接收處理,討論了多相濾波信道化后的信號輸出,將有信號輸出的信道與其相鄰信道的輸出進行比較。結(jié)果表明:多相濾波信道化處理可以同時檢測多個線性調(diào)頻脈沖信號,并將寬頻信號劃分為窄帶信號輸出,信號輸出時可將所有信道信號可一次性輸出,具有截獲概率大、靈敏度高、瞬時頻帶寬、動態(tài)范圍大等優(yōu)點,能實現(xiàn)超寬帶偵察,具有處理多個同時到達信號的能力,既適合于截獲常規(guī)信號,也適合于截獲新型特殊信號,具有良好的應(yīng)用前景。

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