信道化接收处理方法研究

信道化接收处理方法研究

黎建春

(西北空中交通管理局 技术保障中心雷达室,陕西 西安710082)

摘要现代雷达接收机要求具有瞬时频带宽,良好的灵敏度和动态范围,检测同时到达信号的能力等特点。针对这些问题,采用多相滤波组信道化接收的处理方法,将两个线性调频脉冲信号通过多相滤波组信道化接收机,经信道划分、采样、移频等处理后,实现对多路信号的信道分离,并成功检测到同时到达的信号,降低了信号处理的复杂度,提高了接收机实时处理能力,尤其是提高了雷达接收机全概率截获目标的能力。

关键词雷达;灵敏度;动态范围;多相滤波组信道化接收机

收稿日期:2015-02-09

作者简介:黎建春(1984—),男,助理工程师。研究方向:民航雷达信号处理。E-mail:13571499461@139.com

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.09.023

中图分类号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

现代雷达接收机的主要特点是频段宽,待处理的信号种类多,且处于被动接收的条件下工作。一般雷达接收机的一个主要缺点是同时多信号处理的能力比较弱,同一时刻只能处理一个信号。对多信号的处理只能采用流水作业的方法进行时分处理,这对电磁环境越来越复杂的信息化战场是不适应的。解决方法之一是采用多台接收机并行工作,这显然会增加系统的复杂度、提高系统成本;解决的第二个方法是多信道并行处理,增加单台接收机的处理容量[1]。这种多信道并行处理结构虽然能解决多信号的同时处理问题,但其是以增加信号处理的复杂度、提高成本来换取的。本文介绍了一种基于多相滤波技术的数字信道化接收机结构,这种结构将有助于降低复杂度,提高实时处理能力,尤其提高了雷达接收机全概率截获的能力。通过Matlab对该信道化接收处理方法进行仿真验证[2],结果表明:信道化接收机可将宽带线性调频连续波信号划分成多个窄带信号同时接收,也能同时处理多个线性调频脉冲信号。

1数字滤波组的概念

数字滤波组就是指具有一个共同输入,若干个输出的一组滤波器[3-4],如图1所示。图中hk(n)(k=0,1,…,D-1)为D个滤波器的冲激响应,S(n)为D个滤波器的共同输入信号,yk(n)(k=0,1,…,D-1)为输出信号。D个滤波器将宽带信号S(n)均匀分成若干(D)个子频带信号输出,该滤波器即为信道化滤波器。

图1　数字滤波器组

2多相滤波组信道化接收机

多相滤波结构的信道化接收机数学模型如图2所示。

图2　多相滤波组信道化接收机原理图

将原始采样序列S(n)每隔(D-1)个数据进行整数倍抽取,D为抽取因子。当D为偶数时取(-1)m,D为奇数时取1。每个信道的抽取滤波器是该滤波器的多相分量hLP(n),抽取器处于整个信号处理过程的前端,解决了高速A/D芯片与低速信号处理器之间的矛盾。

3线性调频脉冲信号仿真验证

3.1　线性调频脉冲信号的产生

雷达系统[5-7]的工作频率范围为220～305 MHz,f0=262.5 MHz,每个信道的带宽Bs=2 MHz,回波中包含两个LFM信号,其参数如表1所示,信噪比SNR=10 dB。

表1　线性调频信号参数

从线性调频信号可计算出调频斜率为u1=6×109和u2=3×109,其线性调频信号时域仿真如图3所示。

图3　线性调频信号时域图

由图3可以看出,线性调频信号的频率随时间逐渐递增,且线性调频信号由两个线性调频脉冲信号相加形成[8-10]。

3.2　线性调频脉冲信号信道化接收处理

图4　信道划分示意图

通过移频滤波处理后取出多相滤波信道化接收中的第43信道(Chirp1)和第56信道(Chirp2)信号,并与相邻信道信号作比较,多相滤波信道化处理后第43信道的时域、频域图如图5和图6所示,第56信道的时域、频域图如图7和图8所示。

如图5所示,线性调频脉冲信号信道化处理后,仅43信道存在信号,相邻的42和44信道均无信号输出。

图5　多相滤波信道化第43信道时域图

如图6所示,43信道信号的频带宽度为2 MHz。

图6　多相滤波信道化第43信道频域图

如图7所示,线性调频脉冲信号经信道化处理后,仅56信道存在信号,相邻的55和57信道均无信号输出。

图7　多相滤波信道化第56信道时域图

如图8所示,56信道信号的频带宽度为2 MHz。

图8　多相滤波信道化第56信道频域图

4仿真结果与分析

如图3所示,信道化处理前线性调频脉冲信号由调频脉冲信号叠加而成,经多相滤波信道化处理后成为两个线性调频脉冲信号(Chrip1和Chrip2)分别位于第43信道和第56信道,可见多相滤波信道化接收机能将85 MHz的宽频信号划分为2 MHz的窄带信号输出,且不影响信号质量。因此,信道化接收机可将宽带

线性调频连续波信号划分成多个窄带信号同时接收,也能同时检测多个线性调频脉冲信号。

5结束语

本文对线性调频脉冲信号进行了多相滤波组信道化接收处理,讨论了多相滤波信道化后的信号输出,将有信号输出的信道与其相邻信道的输出进行比较。结果表明:多相滤波信道化处理可以同时检测多个线性调频脉冲信号,并将宽频信号划分为窄带信号输出,信号输出时可将所有信道信号可一次性输出,具有截获概率大、灵敏度高、瞬时频带宽、动态范围大等优点,能实现超宽带侦察,具有处理多个同时到达信号的能力,既适合于截获常规信号,也适合于截获新型特殊信号,具有良好的应用前景。

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