基于模数混合信道化的复杂雷达脉冲检测算法

胡泽宾　 王镪

摘 要：现代化战争需要对复杂多变的雷达信号进行高灵敏度高截获概率侦收，本文采用基于模拟信道化和数字信道化的雷达脉冲检测融合技术可以实现复杂雷达信号的高灵敏度侦收。采用模拟信道化可以实现宽滤波，采用数字信道化可以实现窄滤波，两级信道化可以有效滤除带外噪声，提高信噪比。使用双门限脉冲检测融合算法，能够保证弱小脉冲信号被完整地检测到。

关键词：脉冲检测；数字信道化；模拟信道化

现代战场的雷达使用频段不断扩展，宽频段的复杂多变雷达信号要求电子侦察设备几乎具备全频段侦收，对电子侦察技术提出了非常严峻的挑战。如果多个脉冲信号同时到达，此时虽然脉冲时域重叠但是如果频域不重叠，可以采用信道化技术在频域进行滤波实现多个同时到达信号的分离和检测[12]。采用模数混合信道化技术可以先利用模拟滤波器组把接收到的宽频段信号进行一级粗分，然后进行ADC采样，接着利用数字信道化技术对低采样信号再次进行窄带滤波，实现高灵敏度超宽频段的同时截获。

本文详细论述了这种模数混合两级信道化结构，该结构能够实现超宽频域的高灵敏度同时覆盖，极大地改进了单级信道化的性能。

1 信道化

模数混合信道化接收能够结合模拟信道化和数字信道化技术的优点，通过模拟信道化减小信号处理带宽，缓解后端ADC采样和信号处理的压力；利用数字信道化可以进一步提高信号信噪比，提高信号检测灵敏度。

1.1 模拟信道化

多通道接收的改进版是模拟信道化接收，它通过一组模拟滤波器把宽频带信号划分为多个窄带，等同于多个视频接收机分别覆盖一段较窄的频带范围。模拟信道化主要工作流程是：外部射频信号经过模拟滤波器组实现模拟信道化分；随后将模拟滤波器组的输出信号进行下变频，用ADC采样实现信号数字化。

1.2 数字信道化

数字信道化是对模拟信道化之后的数字信号使用一组数字带通滤波器，将原始数字信号分割为多个窄频段的信道信号。原始数字信号会根据所属频段的不同，选择在不同的低速率子信道输出。

实现数字信道化时，通常采用一种高效的算法来，即基于多相滤波器组的信道化结构，其主要过程是：先对信号进行抽取，然后对抽取之后的信号进行多相滤波，最后做FFT变换得到多个信道的样本点。经过数字信道化处理之后，低速率信号仅保留了部分原始带宽的噪声，提高了信噪比。

2 脉冲检测

2.1 双门限脉冲检测

由于外界信号环境复杂多变，采用固定检测门限可能会导致脉冲分裂，而自适应门限非常有利于信号检测的正确性。为了能够在复杂环境中检测出弱小的非合作非完整信号，本文采用双门限检测。

假设数字信道化之后的噪声均值是x，噪声方差是σ，检测脉冲时的双门限可以设置如下。脉冲起始和结束高门限是：

T=x（n）+aσ（n）

脉冲持续低门限是：

Tcontinue=aσ（n）

使用双门限检测脉冲，能够更准确地检测到完整的弱小脉冲信号。

2.2 脉冲融合算法

使用信道化能够有效地压制带外噪声，但是也会带来其他问题，比如宽带信号跨信道等。假如宽带调频脉冲信号带宽很大，跨越了多个相邻信道，就会在多个相邻信道中连续地检测到脉冲信号，需要将多个信道的分裂脉冲合并为同一个宽带脉冲信号。这里根据脉冲的起止频率以及起止时间进行脉冲融合，融合准则如下：假如检测到的相邻两个脉冲起止时间有交叠，起止频率也有交叠，即其中一个脉冲的起始时间小于另一个脉冲的结束时间，并且其中一个脉冲的起始频率小于另一個脉冲的截止频率，则合并两个脉冲，两个脉冲中较小的起始时间作为新脉冲的起始时间，较大的结束时间作为新脉冲的结束时间，较小的起始频率作为新脉冲的起始频率，较大的结束频率作为新脉冲的结束频率，并对合并之后新脉冲的脉宽、脉幅等进行相应的更新。如果新合并的脉冲与下一个检测到的脉冲仍然存在起止时间和起止频率的交叠，则将新脉冲与下一个脉冲再次进行融合，最终得到完整准确的脉冲信号。使用以上算法对检测到的脉冲信号进行融合处理，可以很好地解决宽带调频信号跨信道的问题。

3 实验结果

为了验证模数混合信道化以及信号检测融合算法的有效性，本文采用Matlab进行仿真验证。仿真设置如下：输入信号频率范围为1GHz到5GHz，输入脉冲信号为线性调频信号，中心频率为3GHz，信号带宽为400MHz，脉宽为40us，信噪比为9dB。模数混合信道化参数设置如下：模拟信道化带宽为1.6GHz，ADC采样为3.2GHz，4GHz带宽信号分别划分到4个模拟信道中；数字信道化的输入信号带宽为1.6GHz，信道个数为64，滤波器阶数为384阶，每个信道带宽为25MHz。

从上表中可以看出，采用模数混合信道化技术，可以检测到9db信噪比的脉冲信号，频率、带宽、脉宽检测精度也较高。

4 结语

本文使用模数混合信道化和双门限检测融合算法来检测复杂雷达脉冲信号，提高了脉冲信号检测的灵敏度。

参考文献：

[1]JAMES T.杨小华，译.北京：电子工业出版社.

[2]王宏伟，赵国庆，王玉军，鲍丹.一种宽带数字信道化接收机[J].西安电子科技大学学报，2010，37（3）：487491.