关于极化测量雷达的信号选择与处理略谈

张永丰中国人民解放军91604部队



关于极化测量雷达的信号选择与处理略谈

张永丰
中国人民解放军91604部队

摘要：本文在传统极化测量雷达信号处理方法上提出了一种基于模糊函数的新极化测量雷达信号处理方法。本文在模糊函数矩阵的基础上对刀刃形和轴线重合信号进行了分析，通过仿真实验对本方法的可行性和优越性进行了验证。结果证明，该方法不仅适用于分时极化测量体制雷达，瞬时极化测量体制雷达同样适用。

关键字：模糊函数 极化雷达 信号处理

模糊函数是雷达信号处理非常重要的概念之一，为常规雷达信号的选择和处理提供了理论依据。本文在传统极化测量雷达信号处理方法上提出了一种基于模糊函数的新极化测量雷达信号处理方法，该方法最大的特点在于放宽了必须正交的要求，因而有效防止了测量误差。该方法不仅适用于分时极化测量体制雷达，瞬时极化测量体制雷达同样适用。实际上，任何的时域、频域、空域隔离的正交极化信号均可以测量目标极化散射矩阵，利用本文提出的新方法，能够对这些情况进行很好的分析，这就为极化测量、极化雷达信号选择、设计和处理提供了系统的分析工具［1］。

1　基于模糊函数矩阵的信号处理方法

利用模糊函数矩阵求逆测量目标极化散射矩阵的信号处理流程为：首先，对两路接收信号进行下变频，每种信号分别与两路发射信号对应的匹配滤波器卷积得到4路匹配滤波输出，检测这些输出信号，选择其中两路检测值将目标的频移、时延；以此为依据对模糊函数矩阵值进行估算，最后通过模糊函数矩阵求逆与4路检测值运算得到目标的极化散射矩阵测量值。由于篇幅限制，在此不对处理流程进行说明。

2　极化测量信号的选择

固定载频脉冲信号是此类信号的典型代表，通过时分、频分此类信号能够达到对不同极化通道隔离的目的，从而实现极化的测量。时分是按照时间先后发射两个极化正交信号对，并且能够同时实现正交极化双通道接收；而频分则是在同一时间内发射载频不同的两个正交极化信号，从而实现极化测量，图1给出的是模糊函数矩阵图。

从图1（a）中看出，HV和VH在“0”点前后的一定时延上存在模糊函数峰值，需要注意的是，脉冲宽带决定了峰值的时宽，时延和脉冲的重复间隔是相等的。这一情况表明，在此分辨率下，无论对与待测对象相近的目标，还是这个距离上的干扰都会影响极化测量，并且这个距离对应的信号传播时延与脉冲的重复间隔也是相等的，也会影响到极化测量。为了将影响降到最低，应当采取以下措施：第一，在系统频率分辨率范围内，应当采用大带宽信号，增加时间分辨率，将干扰范围缩小；第二，在符合目标数据率的前提下，PRI的选择必须要适合，确保干扰、其它目标等不会进入到接收机中。

从图1（b）中看出，HV和VH在“0”点上下的一定频移上存在峰值，需要注意的是信号时宽决定了峰值的频域，频移值和两个正交极化通道发射信号频率差是相等的。这一现象表明，在同一距离分辨单元内，当干扰或者是其它目标和待测目标回波频率相差与两路发射信号频率差相等时，就会影响极化测量。为了将影响降到最低，应当采取以下措施：第一，在信号距离分辨率范围内，应当采用大时宽信号，只有这样才能将目标的频域分辨能力提高，降低频率对极化测量产生的干扰；第二，两个极化通道的信号频率必须是合适的，一定要防止存在其它目标、干扰或者是杂波。

3　结语

经验证后发现，传统极化测量方法容易受到诸多因素的影响导致极化散射矩阵测量结果不准确，比如信噪比、信号带宽等因素。而本文提出的新极化测量方法最大程度避免了这些因素的影响，并且信噪比也非常小［3］。总的来说，与传统测量方法相比，该方法的结果与真值更加接近，具有明显的优势。本文在传统极化测量雷达信号处理方法上提出了一种基于模糊函数的新极化测量雷达信号处理方法，该方法最大的特点在于放宽了必须正交的要求，因而有效防止了测量误差。该方法不仅适用于分时极化测量体制雷达，瞬时极化测量体制雷达同样适用。实际上，任何的时域、频域、空域隔离的正交极化信号均可以测量目标极化散射矩阵，利用本文提出的新方法，能够对这些情况进行很好的分析，这就为极化测量、极化雷达信号选择、设计和处理提供了系统的分析工具。

图1　固定频信号模糊函数矩阵图

图1中a和b分别为分时和频分极化测量信号的模糊函数矩阵。通过图1能够看出，模糊图的总容积是1，观察图1 发现，模糊图容积更靠近主轴。当信号脉宽比较窄而且时域分辨率比较高的情况下，频域分辨率表现出下降的情况。虽然时域表现出比较强的抗干扰能力，但是频域的这项能力却比较差。反之，信号脉宽如果增加，频域分辨率也会相应提高，频域表现出较强的抗干扰能力，而时域的抗干扰能力则比较差［2］。

参考文献

［1］邱云香.雷达极化散射矩阵测量及脉冲编码技术研究［D］.哈尔滨工业大学，2015

［2］黄振宇，赵博，戴幻尧，汪连栋，周学全.目标散射矩阵测量新方法的性能比较与分析［J］.系统仿真学报，2015（6）.

［3］杜文韬，廖桂生，杨志伟.极化空时自适应处理性能分析［J］.西安电子科技大学学报（自然科学版），2014（1）.