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雷达同频抗干扰的技术手段

2019-03-29濮敏惠陈仁通郭华张建军

科学与技术 2019年10期
关键词:抗干扰机理

濮敏惠 陈仁通 郭华 张建军

摘要:雷达之间的同频干扰将使雷达目标显示器上呈现出大面积干扰信号,使雷达不能正确探测和跟踪正常目标,导致接收机过载,直接造成了前端硬件损坏以及其他恶性后果。所以有必要对同频干扰的机理开展深入研究,试图找到消除或者降低雷达之间干扰的有效措施。

关键词:雷达同频;抗干扰;机理

1同频干扰概述

同频干扰属于无线电干扰的一种,指的是两种信号源发出的信号的频率相同,即无用信号源与可用信号源产生的频率相同,在进行信号的传输时会造成干扰,使可用信号源不能达到理想的传输状态。目前工程师都在探究一个问题,怎么样才能够避免无线通信时造成的同频干扰。从硬件角度方面来分析,如果想要更好的避免同频干扰,就可以增加可以使用的宽带,能够有效的减少同频干扰带来的影响。从另一个角度来分析可以采取屏蔽法,由于微波信号对某些障碍物照射的情况比较差,我们可以把天线系统放在周围有山或者是楼房较高的地方,这样的地方对信号有一定的屏蔽作用。也可以利用人为的方法,建一个金属屏蔽网。对相邻两个发射台,采用不同的极化方式和调频技术也是避免同频干扰有效的方法。适当的减少远距离通讯的传输,消除信号的干扰。同频干扰的干扰强度与距离的远近也有极大的关系,无用信号源与该信号源二者距离较近时,干扰强度就越大,对人类造成的影响也就越大。距离只是影响干扰强度的一个条件与设备的参数和地理条件等因素也有密切的关系。同频干扰的特点:无用信号源可以对本身信号源进行监听,也会干扰到通话质量。一些特殊单位对电话进行监听时,利用的就是同频干扰的这个特点。

2常见的雷达抗干扰技术

雷达抗干扰措施可以分为系统固有的措施和允许操作员针对不同干扰进行选择的措施两类,而前者更多的与硬件体制相关,雷达成型后一般不会轻易变动,所以雷达的自适应对抗措施选取更多的是在人工可选择的干扰措施中进行,然而被动抗干扰措施和无源抗干扰措施大都集中在人工可选择措施中(允许操作员针对不同干扰进行选择的措施),而这些措施的应用往往会带来目标检测损失,因此可以考虑将对抗措施带来的目标检测损失作为影响因子,对针对某种干扰的所有对抗策略进行量化加权,然后对这些对抗策略按目标检测损失从低到高进行排序。初始时默认选择排序值位于中间偏小的干扰对抗策略,后面再根据干扰对抗效果实时的增加或降低当前干扰对抗策略的选取值,最终达到干扰对抗效果与目标检测损失的均衡态势。以PD雷达为例,可以借助高重复频率法加大辐射平均功率,针对由此产生的回波信号进行相参积累,以此形成处理增益,例如当PD雷达的相干处理时间为100ms时,其脉冲重复频率为50kHz,则脉冲处理增益指即为二者乘积5000(37dB)。从分辨率角度入手,可以通过限定目标探测范围的方式提高抗干扰能力。以脉冲多普勒技术为例,由于在PD雷达中位于同一个脉冲组中的信号带有一定的相参性,当其经由积累接收后便可以形成较窄的谱线宽度,倘若CPI的值为100ms,则谱线宽度值便为10Hz,由此产生的PD信号具有较强的分辨性,只需借助窄带过滤器便可以完成信号谱线的过滤,实现对其外部杂波干扰与噪声干扰的良好对抗效果。

3雷达同频抗干扰的技术手段

3.1使進入接收机的同频干扰能量逐步降低

雷达接收机的作用机理:从整个系统的所有构成部件功能运转来看,主要是信号感应装置最先启动,即当系统在发出感应射线后,在射线传递的过程中,会因为遇到各种各样的物体而对应直接产生一种折射现象,并向系统接收装置反应,此时信号传输系统再以信道为主要媒介,将所接收到的各种信息进行简单过滤,尔后传输到总控制系统,此时整个信号感应传输全面实现,且将雷达监测范围内所接收到各种可分辨信号、快速分析运算过程、运算结果,均在液晶屏幕上动态显示,技术操作人员通过动态观察液晶屏幕的各种画面信息,随时分析、掌握现场状况。但鉴于各种物质的反射光谱甚至是热感完全不同,因而能够产生不同的画面效果。在整个雷达监控的范围内,承担通信信号接收、发射功能的基站,会立刻产生出集束式电磁波,在信号接收机启动后,立刻传输这些电磁波,这种情况下需要应用到滤波器处理干扰的电磁波,将使用过程中的信号干扰程度降低,甚至不受到任何干扰。雷达工作频率错开能够有效降低进入接收机的同频干扰能量。这种方式可以使其他雷达发射的信号和本雷达本振混频,产生的中频信号在接收机中频带宽之外。然而具体应用过程中,如果两部雷达频率达到20倍中频带宽以上,无法实现消除干扰。具体是由于发射信号频谱纯度较低、频率范围过宽,发射信号中的杂散计入其他雷达接收机的可能性较大,接收机本振杂散频点过多,中频滤波带外抑制性有待进一步加强等因素。雷达通过所使用各种极化方式能够起到降低同频干扰能量的效果。使雷达接收天线的极化方式和干扰信号正交,直至完全失配,能够有效降低干扰信号能量。具体应用过程中,设置雷达接收机水平线计划方式,垂直极化方式的干扰信号将难以进入;设置右旋圆极化方式,左旋计划方式的干扰信号难以进入。这种方式并不适合两部以上雷达同时工作。

3.2转换干扰形式

目前应对同步同频干扰缺乏有效措施,然而将多部同频工作的雷达错开重复周期,转换同频同步干扰成为异步同频干扰,采用针对于异步同频干扰的有效方式,进一步消除干扰。具体应用过程中,相邻周期雷达目标回拨信号将呈现在相同距离单元上,所以相邻周期目标回拨信号能量差基本为零。然而错开了多部雷达重复周期之后,相邻周期干扰信号将在不同的距离单元上呈现,能量差高于相邻周期目标回波信号,所以应通过设定合理门限正确判定回波信号和干扰信号。如果认定是异步干扰应对其采取有效抑制措施,并存储本周期回波信号值,与下一个周期进行对比。

参考文献

[1]沈继红,李英,戴运桃,李焱,卢志忠.X波段雷达图像同频干扰的抑制方法研究[J].仪器仪表学报,2011,3205:1089-1094.

[2]杨天虹,屈乐乐,邵清亮,王树刚.连续波雷达同频干扰微波对消技术研究[J].微波学报,2011,2706:32-36.

[3]郇浩,陶然,李元硕,王越,王桂英.基于变换域和时域联合处理的雷达同频干扰抑制方法[J].电子与信息学报,2012,3412:2978-2984.

(作者单位:32140部队)

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