改變重復(fù)周期的carjh-cdr頻率捷變引信方案

改變重復(fù)周期的carjh-cdr頻率捷變引信方案

0頻率絡(luò)變檢測(cè)頻域速度技術(shù)是雷達(dá)發(fā)射和本地振幅頻率快速同步突變的工作方法。這是擴(kuò)展信號(hào)頻率、增加系統(tǒng)頻帶的有效方法，可以顯著提高抗干擾性。頻率跟蹤技術(shù)在無(wú)線信號(hào)信源中的帶寬可靠性引入中被稱(chēng)為頻域信號(hào)。常規(guī)捷變頻引信中主要應(yīng)用的是偽隨機(jī)碼,偽隨機(jī)碼的不足之處在于旁瓣較高,容易出現(xiàn)測(cè)速和測(cè)距的模糊。而Costas編碼是公認(rèn)的捷變頻探測(cè)體制最優(yōu)編碼方案,其高主瓣、低旁瓣的優(yōu)點(diǎn)可以有效的改善傳統(tǒng)偽隨機(jī)編碼旁瓣高、測(cè)距模糊的缺點(diǎn)。但是原始Costas編碼其能量又過(guò)于集中于主瓣,不易采用簡(jiǎn)單的信號(hào)處理方法測(cè)定距離,處理方式復(fù)雜。針對(duì)其缺點(diǎn)本文提出了采用改變重復(fù)周期Costas編碼方案。1cotas編碼1.1costas陣列編碼確定目標(biāo)距離和背離的速度和距離的確定Costas陣列是由J.P.Costas在1966年提出來(lái)的,理論和事實(shí)證明,在雷達(dá)和聲納系統(tǒng)中采用Costas陣列編碼可以準(zhǔn)確地確定目標(biāo)的距離和背離的速度。將Costas陣列運(yùn)用到頻率捷變引信中,即可結(jié)合常規(guī)捷變頻引信的優(yōu)點(diǎn),使捷變頻引信具有更好的測(cè)距性能。1.2加多普勒頻移設(shè)跳頻雷達(dá)脈沖重復(fù)周期為T(mén),子脈沖寬度為T(mén)若b根據(jù)模糊函數(shù)的定義式:式中:τ是時(shí)延;ε為多普勒頻移;s若已知Costas編碼序列,將τ和ε離散化,利用卷積的方法可以畫(huà)出Costas編碼脈沖序列和常規(guī)順序步進(jìn)脈沖序列的模糊函數(shù)圖。下面取5位Costas陣列為{15324},分別畫(huà)出4個(gè)周期的Costas編碼脈沖序列的三維模糊函數(shù)圖如圖1所示。2脈沖序列信號(hào)的模糊圖從編碼脈沖序列信號(hào)的三維模糊圖可以看出,Costas編碼的脈沖序列信號(hào)的模糊圖具有理想的圖釘形狀,能量集中于主瓣,不易采用簡(jiǎn)單的信號(hào)處理方法測(cè)定距離。應(yīng)通過(guò)編碼方式的改進(jìn),使所關(guān)心的距離上出現(xiàn)具有一定能量的波瓣。2.1能量的波瓣本文通過(guò)改變Costas編碼的重復(fù)周期使所關(guān)心的距離上可以出現(xiàn)具有一定能量的波瓣。設(shè)改進(jìn)型Costas編碼跳頻探測(cè)器脈沖重復(fù)周期為1.5T,子脈沖寬度為1.5,其中T和T將(4)式代入(2)式并經(jīng)過(guò)整理得:式(5)即為改變重復(fù)周期的Costas編碼模糊函數(shù)定義式。2.2改變偽隨機(jī)碼編碼原理在結(jié)合了Costas編碼應(yīng)用在雷達(dá)上的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和捷變頻引信的特點(diǎn)給出了改變重復(fù)周期Costas編碼的頻率捷變引信探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖,如圖2所示。圖2在原偽隨機(jī)碼頻率捷變引信結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,用Costas調(diào)制電壓發(fā)生器代替了偽隨機(jī)碼調(diào)制電壓發(fā)生器。這種結(jié)構(gòu)對(duì)比傳統(tǒng)Costas編碼信號(hào)處理,使用簡(jiǎn)單的混頻———濾波結(jié)構(gòu),避免了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的正交檢波等復(fù)雜運(yùn)算方法;對(duì)比傳統(tǒng)偽隨機(jī)編碼信號(hào)處理,利用Costas編碼旁瓣低的優(yōu)點(diǎn),改善了測(cè)距模糊。此方法更加適合引信信號(hào)處理的特點(diǎn)。3模擬測(cè)試3.1跳頻周期及順序使用MATLAB仿真平臺(tái),仿真參數(shù)為:跳頻間隔10MHz,跳頻周期1μs,跳頻順序(32541)。傳統(tǒng)偽隨機(jī)碼時(shí)延軸模糊圖仿真結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,偽隨機(jī)編碼跳頻體制存在嚴(yán)重的測(cè)距模糊,峰值點(diǎn)隨距離周期性出現(xiàn)。3.2改變的編碼仿真使用MATLAB仿真平臺(tái),由改進(jìn)型Costas編碼的模糊函數(shù)定義式(公式(5))可得出改進(jìn)型Costas編碼跳頻引信時(shí)延模糊圖,如圖4所示。圖4表示改進(jìn)型Costas編碼模糊函數(shù)在時(shí)延軸上的剖面圖。由圖可看出目標(biāo)速度為零時(shí),在100ns(15m)處有對(duì)應(yīng)峰值。圖5是圖4的局部放大圖,由此圖可清楚地看出100ns(15m)處由遠(yuǎn)及近的首個(gè)峰值。圖6是改進(jìn)型Costas編碼跳頻序列的模糊圖,對(duì)應(yīng)的跳頻序列為B={15324},跳頻間隔Δf=10MHz,跳頻周期T=750ns,子脈沖寬度T圖7為改進(jìn)型Costas編碼的回波仿真波形圖。仿真采用simulink平臺(tái),在射頻—中頻—低頻頻段進(jìn)行。仿真參數(shù):調(diào)制參數(shù)如圖5,載波頻率f由圖7可看出在15m處出現(xiàn)由遠(yuǎn)及近的第一個(gè)目標(biāo)峰值。4改變重復(fù)周期的改進(jìn)本文提出了改變重復(fù)周期Costas編碼的頻率捷變引信。該引信在原偽隨機(jī)碼頻率捷變引信結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,用Costas調(diào)制電壓發(fā)生器代替了偽隨機(jī)碼調(diào)制電壓發(fā)生器,并對(duì)原始Costas編碼進(jìn)行了改變重復(fù)周期的改進(jìn)。仿真對(duì)比表明通過(guò)對(duì)Costas編碼改變重復(fù)周期,使得其模糊圖在給定距離上出現(xiàn)峰尖,并盡量壓縮其他距離處旁瓣能量,改善了傳統(tǒng)偽隨機(jī)碼旁瓣較高,容易出現(xiàn)測(cè)速和測(cè)距的模糊的缺點(diǎn)。而且改變重復(fù)周期Costas編碼在測(cè)距上有著良好的效果,且處理方式簡(jiǎn)單,為捷變頻引信的研制提