随机信号雷达

以微波噪声源作为其发射信号或信号调制形式的雷达

随机信号雷达是一种以微波噪声源作为其发射信号或信号调制形式的雷达,相对于传统的雷达体制,随机信号雷达具有许多优良的特性。

发展过程

随机信号雷达是一种以微波噪声源作为其发射信号或信号调制形式的雷达。由于其发射信号的随机性,随机信号雷达具有十分优异的低截获概率性能( Low probability of intercept, LPI)和电子反对抗能力( Electro niccounter countermeasure, ECCM) ,同时其模糊函数是理想的“图钉形” ,还同时具有很高的无模糊测距、测速精度和良好的距离、速度分辨力。因此,早60年代美国和欧洲的一些国家就对随机信号雷达给予了广泛的关注。60年代末期,美国Purdue 大学最早研制了一部试验型随机信号雷达。与此同时,法国的Carpenter 教授讨论了工作在米波波段的相关法随机信号雷达 ; 荷兰也进行过相关法随机信号雷达的系统试验。70年代中期,美国Minnesota 大学的Kaveh 教授发表了多篇关于随机交错脉冲随机信号雷达的文献,已经开始试图将随机信号应用到脉冲体制的雷达当中,多项有关随机信号雷达的美国专利也被公布。同时,英国London大学的Forrest 等人也发表了关于固态随机信号雷达的研究报告。从上面诸多论文和发明专利来看,自从60年代开始研究随机信号雷达体制以来,美国和欧洲各国对随机信号雷达的理论基础分析和试验样机的研制都开展了大量的工作,并取得了一定的成效。但是在当时,受到电子元器件的制造工艺和技术水平的限制,关于随机信号雷达的研究大多还仅限于理论分析阶段,随机信号雷达的研究也一度陷入低潮。80年代以来,随着电子技术的发展,各种固态微波器件和超大规模集成电路的出现给了随机信号雷达以实现的可能,国外对随机信号雷达的应用性研究逐渐增多,已经有一些将随机信号雷达用于地质勘探和微波成像的文献报道。

随机信号雷达的实现方法

相关法

人们对随机信号雷达实现方法的研究首先就是从相关法开始的。相关法随机信号雷达的基本原理就是将参考信号的延迟与实际的回波信号进行相关和多普勒补偿(滤波) ,相关后的信号输出到多普勒滤波器组,由多普勒滤波器组输出的峰值可以求出目标的距离和速度。

相关法随机信号雷达又可以分为微波相关和视频相关两种。微波相关是由微波延迟线和包含混频功能在内的相关器来实现的,适用于调幅、调频和调相多种信号调制形式。视频相关则是由视频延迟线和相关器组成,相关器可以用模拟或数字的方式来实现,包含一个乘法器和低通滤波器。由于随机信号雷达的发射信号是随机调制的,其频带很宽,要实现对多个目标的测距就需要多个具有不同延迟范围的延迟线,这种宽频带的微波延迟线实现起来是很困难的,所以经常采用的是视频相关的方法。

频谱法

与相关法随机信号雷达不同,频谱法随机信号雷达将微波发射信号与回波信号相加后进行功率谱分析,当目标信号存在时,回波信号的功率谱密度将得到周期性的调制,调制频率正比于目标与雷达之间的距离。所以,采用频谱分析的方法测出这种调制频率也就得到了目标的距离信息。

尽管基于频谱分析的随机信号雷达的实现方法可以避免使用微波延迟线的困难,但它仍然存在着一些不足之处。例如镜像型假目标和干涉型假目标的存在会影响实际目标的检测,运动目标的多普勒频率也会对测距精度有很大的影响,这些问题至今还没有解决。

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