一種雷達脈沖發射機及正交頻分復用脈沖信號的生成方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于雷達系統的脈沖發射機領域，具體設及一種雷達脈沖發射機及正交頻 分復用脈沖信號的生成方法。
【背景技術】
[0002] 雷達系統主要由天線、發射機、接收機、信號處理機和終端設備等構成。其中雷達 發射機作為雷達系統的重要組成，其主要的功能為產生福射所需強度的脈沖功率。目前，雷 達發射機通常分為脈沖調制發射機和連續波發射機，應用最多的是脈沖調制發射機，其波 形是脈沖寬度為T而重復周期為Tf的高頻脈沖串。現代戰場電磁環境的多樣性和復雜性 決定了雷達發射機的一個重要需求在于能輸出多種復雜雷達信號波形，并且該復雜雷達信 號波形能夠準確符合所預期的樣式W滿足不同情況下的需求，而早期的脈沖雷達發射機幾 乎都是載頻固定的矩形脈沖調制波形。該種波形的脈沖寬度T與信號帶寬B的乘積等于 1，它不能滿足現代雷達系統的要求。
[0003] 近年來，雷達領域中引入了一種新體制雷達一-正交頻分復用（OFDM)雷達。作為 一種子帶正交的多載頻信號，（FDM雷達信號的子帶可W進行各種方式的調制，如隨機（正 交）相位編碼、離散線性調頻、多載頻相位編碼等等。該信號的波形頻譜利用率較高，且完 全由數字產生，易于控制不同載頻子帶的工作狀態，使用起來非常靈活，通過控制不同子載 頻子帶的波形和開合狀態就能夠抵抗窄帶干擾。波形的靈活性使得OFDM雷達信號具備低 的截獲概率，能夠很好的適應未來戰場的需求。OFDM信號同時發射多個正交的子載頻信號， 信號不容易產生速度模糊，具有抗多徑的特性。（FDM雷達在實際應用上主要存在發射波形 的包絡峰均比（Peak-t〇-Mean Elnvelope Power Ratio, PMEPR)較高的缺點。由于雷達發射 機的功率放大器一般都不是線性的，且其動態范圍有限，當OFDM信號該種變化范圍較大的 信號通過非線性部件（例如進入放大器的非線性區域時），信號會產生非線性失真，產生諧 波，造成較明顯的頻譜擴展干擾W及帶內信號崎變，從而導致整個雷達系統性能的下降，而 且同時還會增加A/D和D/A轉換器的復雜度并降低它們的準確性。因此(FDM雷達要獲得 高的發射功率，就要盡量降低信號的PMEPR并采用大動態范圍的線性放大器，一般情況下 設計PMEPR降低到2 W內就可滿足普通雷達的發射要求。法國在2006年搭建了 HYCAM的超 寬帶ISAR系統，實現了 OFDM相位編碼雷達的應用。現有的相位編碼OFDM雷達信號存在的 主要問題在于，優良性能的編碼種類與編碼長度有限，不能在滿足包絡峰均比限制條件下， 構造實現任意子載頻個數和任意編碼長度的相位編碼OFDM雷達信號。
[0004] 基于混濁的特殊優勢，近年來混濁理論逐漸被引入到雷達波形設計領域中。混濁 信號在時域表現為對初始條件極為敏感的非周期隨機信號，在頻域表現為類噪聲的寬帶 連續功率譜，具有獨特的信號隱身和保密性能；另外，混濁序列數量眾多、可選擇性強且產 生和存儲容易，具有較強的抗干擾性能。若用混濁編碼〇FDM(COFDM，化aotic化thogonal 化equency-Division Multiplexing)信號，在多載頻技術的基礎上結合了相位編碼技術， 它的編碼類型和長度將更加靈活，除了寬帶所帶來的高的距離分辨能力，還具有較低的自 相關函數旁瓣，高的頻譜利用率，圖釘型模糊函數。根據混濁信號的初值敏感性可生成大量 的隨機噪聲信號，同時又可根據其初始條件和映射規則確定再生同樣的隨機噪聲信號。因 此在對OFDM雷達目標回波信號進行壓縮處理時，可根據混濁初始條件重生OFDM信號，可 省去體積龐大、電路復雜的延時線部件。由于C0FDM信號的每一個發射脈沖信號都根據不 同的初始條件和映射規則產生混濁序列，所W不同脈沖信號具有正交性，因此，將該信號用 于成像雷達，可獲得低的截獲概率，同時在抗干擾、抗衰落、抑制多徑與雜波干擾等方面有 優越的性能，但當前針對該種信號的研究還不夠系統和深入，離實際應用尚有較大距離。
[0005] 現代雷達系統為了滿足多功能要求并能適應不同的目標環境，要求能夠產生多種 復雜信號波形，并能根據不同情況而自動靈活地選擇發射波形。各種復雜調制在低電平的 波形發生器中產生，而后接大功率放大級W保證有足夠的增益和帶寬。雷達發射機輸出預 期的復雜雷達信號波形，該波形應具有低截獲概率，低包絡峰均比，且具有任意子載頻個數 和任意編碼長度。
【發明內容】
[0006] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種正交頻分復用脈沖信號的生成方法，具 體包括W下步驟：
[0007] 第一步，設定混濁初值x。^及混濁映射參數b，根據一維離散Bernoulli迭代映射 方程
【主權項】
1. 一種正交頻分復用脈沖信號的生成方法，其特征在于，包括以下步驟： 第一步，設定混沌初值Xo以及混沌映射參數b，根據一維離散Bernoulli迭代映射方程
產生混沌序列，其中-0. 5彡xQ< 0. 5,a= 0. 5, 1. 5 <b< 2 ; 第二步，剔除上述混沌序列的前C個序列點，C為整數，且C彡1，取K個Bernoulli混 純序列點{x'k|k= 1，2,. ..，K;x' k=xk+J進行量化編碼，量化規則為： ak=ceil(Np(x'k+0.5))/Np*2Ji 其中％為相位編碼數，ceil(?)表示上取整函數； 第三步，對N個子載頻進行初相加權，第n個子載頻的初相為
，幅度 為|%| = 1，ak，得到各行均相等的相位編碼矩陣{an，k|ank=ak}NXK; 用該矩陣對加權后的各子載頻進行相位編碼調制，得到相同序列混沌相位編碼正交頻分復 用脈沖信號u(t):
其中，N是子載頻個數，wn是第n個子載頻的頻率加權系數，= |w"|e^，0 "為初相， wn|為幅度，K為編碼長度，ank為第n個子載頻的第k個編碼，rect( ?)為單位矩形窗函 數，tb是子脈沖寬度，T5是脈沖寬度且大小等于Ktb，Af?是相鄰子載頻之間的頻率間隔，滿 足Af=l/tb〇
2. 如權利要求1所述的正交頻分復用脈沖信號的生成方法，其特征在于，所述b的取值 范圍是1. 9 <b< 2。
3. 如權利要求1所述的正交頻分復用脈沖信號的生成方法，其特征在于，所述相位編 碼數Np= 4。
4. 如權利要求1所述的正交頻分復用脈沖信號的生成方法，其特征在于，所述子載頻 數N彡32〇
5. 如權利要求1所述的正交頻分復用脈沖信號的生成方法，其特征在于，所述編碼長 度K彡32〇
6. -種用于產生正交頻分復用脈沖信號的雷達脈沖發射機，其特征在于，包括四個功 能模塊，分別是波形產生器、控制與定時器、穩頻振蕩器和主振放大式發射機，其中所述主 振放大式發射機還包括功率放大級；控制與定時器分別連接控制與定時器、穩頻振蕩器和 主振放大式發射機，用于控制波形產生器、功率放大級和穩頻振蕩器；穩頻振蕩器為主振放 大式發射機提供穩定的初始載頻；先由波形產生器產生雷達波形信號，然后經主振放大式 發射機中的功率放大級的放大，再輸出雷達波形信號。
【專利摘要】本發明屬于雷達系統的脈沖發射機領域，具體涉及一種正交頻分復用(OFDM)脈沖信號的生成方法，以及使用該方法生成雷達信號的雷達發射機。發明要解決的技術問題是，雷達發射機輸出預期的復雜雷達信號波形，該波形具有低截獲概率，低包絡峰均比，且具有任意子載頻個數和任意編碼長度。發明的技術要點是，基于Bernoulli混沌構建任意長度的編碼序列，對任意數量子載頻進行調制，并通過子載頻初相加權，降低包絡峰均比，得到相位編碼OFDM信號。
【IPC分類】G01S7-282
【公開號】CN104569927
【申請號】CN201510039599
【發明人】黎湘, 霍凱, 肖晗, 姜衛東, 邱兆坤, 劉永祥
【申請人】中國人民解放軍國防科學技術大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月27日