黃治軍，張釗源，何玉平

（ 92697部隊(duì)，海南陵水 572400）

關(guān)鍵字：巴克碼；自相關(guān)函數(shù)；模糊函數(shù)；功率譜

如今，隨著雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，在追求低截獲性能的同時(shí)，如何提高雷達(dá)信號(hào)的資源利用率并向多功能發(fā)展已成為1個(gè)重要的問題。探測(cè)干擾一體化信號(hào)（以下簡(jiǎn)稱探干一體化信號(hào)）的設(shè)計(jì)具有重要意義，它能夠提升戰(zhàn)場(chǎng)中雷達(dá)探測(cè)效率，對(duì)非合作方的測(cè)頻、測(cè)向提出更高要求。

探干一體化信號(hào)，是將單一調(diào)制的干擾信號(hào)和具有干擾能力的噪聲信號(hào)融合成為1種既具有探測(cè)目標(biāo)的能力，又能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效的噪聲干擾的信號(hào)。在探干一體化信號(hào)的研究過(guò)程中，張勇等人提出了1種基于混沌原理調(diào)制載波的幅度、頻率或者相位得到的射頻信號(hào)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該信號(hào)具有良好的探測(cè)與干擾效果；譚龍等人通過(guò)利用梳妝譜信號(hào)的正交特性，提出了1 種正交梳妝譜型探干一體化信號(hào)波形。上述文獻(xiàn)雖都論證了信號(hào)具有良好的模糊函數(shù)特性，但工程實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，尤其是在信號(hào)回波處理過(guò)程中。如何更好、更有效地變頻，達(dá)到更高效的數(shù)據(jù)運(yùn)用是關(guān)鍵問題。

1 探干一體化信號(hào)波形設(shè)計(jì)

十三位巴克碼信號(hào)是1種利用了相位調(diào)制的典型低截獲概率信號(hào)，是二相編碼中綜合性能最好的1 種信號(hào)。基于十三位巴克碼的探干一體化信號(hào)在信號(hào)的相位中進(jìn)行噪聲調(diào)頻調(diào)制，其同時(shí)具有噪聲干擾信號(hào)和相位編碼信號(hào)的特點(diǎn)，相較于單一調(diào)制的相位編碼信號(hào)，這種信號(hào)具有更強(qiáng)干擾特性，能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的能量共享，從而提高雷達(dá)的能量效率。

基于十三位巴克碼的探干一體化信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

信號(hào)的處理往往是在中頻、視頻階段。信號(hào)在混頻后的視頻圖，如圖1所示。

圖1 一體化信號(hào)視頻圖Fig.1 Visual frequency diagram of the integrated signal

2 探干一體化信號(hào)探測(cè)性能

基于十三位巴克碼的探干一體化信號(hào)的模糊函數(shù)表達(dá)式為：

其中：

圖1 參數(shù)設(shè)計(jì)如下：編碼碼元個(gè)數(shù)=13 ，=3 900，脈沖時(shí)寬為13 μs，相位編碼分量子碼周期為1 μs，噪聲序列編碼周期為0.003 μs，為5 MHz。

對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)的處理相當(dāng)于進(jìn)行“噪聲加信號(hào)”的常規(guī)處理，但和處理單純攜帶高斯噪聲信號(hào)不同，該一體化信號(hào)中的噪聲分量服從正態(tài)分布，具有較好的統(tǒng)計(jì)特性，是偽隨機(jī)的，并不完全是非相關(guān)的，也具有一定的相參性，能夠提升信號(hào)本身的檢測(cè)性能。

圖2 為十三位巴克碼序列和噪聲編碼序列的自相關(guān)函數(shù)圖。

圖2 2種編碼序列的自相關(guān)函數(shù)圖Fig.2 Autocorrelation function graphs of two coding sequences

可以看出，噪聲編碼序列具有良好的自相關(guān)特性，而且編碼長(zhǎng)度越長(zhǎng)，自相關(guān)特性越好。反映在模糊函數(shù)圖中就是“圖釘型”特征越發(fā)明顯，在保持十三位巴克碼信號(hào)良好的“多普勒敏感”特性上，距離分辨力有所提升，探測(cè)性能也有所提升。

由式（7）可知，信號(hào)的包絡(luò)呈現(xiàn)sin函數(shù)形狀，其主瓣寬度由乘積決定，而代表相位編碼分量的子碼周期，因此，其速度分辨力保留了十三位巴克碼信號(hào)分量的“多普勒敏感”特性。

3 探干一體化信號(hào)干擾性能分析

對(duì)探干信號(hào)的干擾性能分析，應(yīng)從其功率譜、頻譜角度進(jìn)行分析。

根據(jù)式（1），其傅里葉變換為：

式中，利用了積分中值定理如下，

4 探干一體化信號(hào)性能仿真對(duì)比分析

4.1 探測(cè)性能仿真對(duì)比

通過(guò)將探干一體化信號(hào)與單一調(diào)制的十三位巴克碼信號(hào)的模糊函數(shù)圖進(jìn)行對(duì)比，以說(shuō)明探干一體化信號(hào)具有優(yōu)良探測(cè)性能。本文將通過(guò)MATLAB 進(jìn)行仿真分析，參數(shù)設(shè)置如下：以十三位巴克碼為基礎(chǔ)，=13 ，=3 900 ，信號(hào)編碼分量載頻為=3 000 MHz ，噪 聲 分 量 中 心 頻 率 為=2 500 MHz ，服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，調(diào)頻系數(shù)=50 MHz，脈沖時(shí)寬為13 μs，信號(hào)的模糊函數(shù)圖，如圖3所示。

圖3 一體化信號(hào)模糊函數(shù)圖Fig.3 Ambiguity function of the integrated signal

為突出對(duì)比，現(xiàn)給出同參數(shù)的單一調(diào)制的十三位巴克碼信號(hào)模糊函數(shù)圖，如圖4所示。

圖4 十三位巴克碼模糊函數(shù)圖Fig.4 Ambiguity function of 13-bit Barker code

可以看出，探干一體化模糊函數(shù)圖呈現(xiàn)“圖釘型”。與單一調(diào)制的十三位巴克碼模糊函數(shù)圖（圖4）對(duì)比，探干一體化信號(hào)具有更好的距離分辨力。

由上述理論分析以及與圖2 a）仿真結(jié)果的對(duì)比可知，探干一體化相較于單一調(diào)制的二相編碼信號(hào)來(lái)說(shuō)，具有良好的自相關(guān)函數(shù)特性，能夠減少對(duì)于周邊回波較弱目標(biāo)的遮擋，便于對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和檢測(cè)。

4.2 干擾性能仿真對(duì)比

通過(guò)MATLAB 仿真信號(hào)的功率譜，參數(shù)設(shè)置同4.1，仿真圖，如圖5所示。

圖5 功率譜圖對(duì)比Fig.5 Comparison between the two power spectrums

通過(guò)仿真對(duì)比可知，探干一體化信號(hào)通過(guò)引入噪聲調(diào)頻信號(hào)分量，擴(kuò)展了信號(hào)的帶寬，使其峰值功率降低，并使能量在頻域上“攤開”，很好地將其中的二相編碼分量淹沒，提高信號(hào)的低截獲特性。而帶寬的大小主要由的大小決定，下面依次取=5 MHz、25 MHz、50 MHz 和100 MHz，進(jìn)行信號(hào)功率譜圖的仿真，給出仿真圖，如圖6所示。

圖6 功率譜仿真對(duì)比Fig.6 Simulation comparison of power spectrums

從不同調(diào)頻系數(shù)值對(duì)應(yīng)的功率譜仿真對(duì)比圖中可以看出，隨著調(diào)頻系數(shù)的增大，信號(hào)的功率譜峰值逐漸減小，這樣就不容易被截獲，從而大大提升了信號(hào)的低截獲性能。同時(shí)，因?yàn)樾盘?hào)的頻譜展寬，在能量足夠的前提下能夠?qū)Ω鼘挼念l帶進(jìn)行壓制式干擾，從而提升了干擾的效果。

5 結(jié)論

本文提出了1種基于十三位巴克碼的探干一體化信號(hào)，信號(hào)中加入的噪聲分量屬于噪聲調(diào)頻。對(duì)該一體化信號(hào)進(jìn)行了時(shí)域波形的仿真，從信號(hào)的調(diào)制原理、模糊函數(shù)、功率譜以及編碼序列的自相關(guān)函數(shù)特性角度進(jìn)行了理論分析，總結(jié)得出：探干一體化信號(hào)的模糊函數(shù)呈現(xiàn)“圖釘型”，相比于單一調(diào)制的二相編碼信號(hào)具有更好的距離分辨力，自相關(guān)性能也更好，信號(hào)具有良好的相參性，因此，具有更好的探測(cè)性能和高效的回波處理過(guò)程；功率譜較寬，能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻帶的壓制式干擾，同時(shí)提升雷達(dá)信號(hào)的低截獲性能。

綜上所述，本文提出的基于十三位巴克碼的探干一體化信號(hào)具有較好的探測(cè)性能和干擾能力，為未來(lái)電子技術(shù)的小型化、微型化和高效化發(fā)展提供了新的思路。