基于脈沖多普勒體制的火控雷達(dá)重頻選擇方法

趙海剛

摘要：當(dāng)前的火控雷達(dá)多采取脈沖多普勒體制，其在目標(biāo)截獲階段需要快速檢測(cè)到引導(dǎo)數(shù)據(jù)所指示的目標(biāo)，而受距離盲區(qū)、速度盲區(qū)及引導(dǎo)數(shù)據(jù)精度等因素的約束，雷達(dá)所使用的工作重頻的可檢測(cè)區(qū)域是否能覆蓋目標(biāo)，將直接影響到對(duì)目標(biāo)的快速捕獲和跟蹤，進(jìn)而決定雷達(dá)所從屬的武器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的火力反擊速度。文中提出一種在這些約束條件下重頻集合的選取方法，并結(jié)合仿真進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：脈沖多普勒;盲區(qū);引導(dǎo)精度;重頻集合

中圖分類號(hào)：TN957.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）05-0048-02

0 引言

在多數(shù)雷達(dá)設(shè)計(jì)中，火控雷達(dá)通常為脈沖多普勒雷達(dá)，因而受發(fā)射脈沖形成的距離盲區(qū)及地雜波、箔條雜波及氣象雜波等形成的速度盲區(qū)、引導(dǎo)數(shù)據(jù)精度等因素的影響，如何在這些約束條件下盡可能的使得所要跟蹤的目標(biāo)在截獲階段處于檢測(cè)可見區(qū)內(nèi)，從而使得雷達(dá)盡可能快的捕獲和跟蹤到該目標(biāo)，成為脈沖多普勒體制的火控雷達(dá)工作參數(shù)設(shè)計(jì)的重要步驟，即要求目標(biāo)位于雷達(dá)波束范圍內(nèi)且雷達(dá)改善因子足夠的前提下，所選取的重頻應(yīng)盡可能的覆蓋所要檢測(cè)的距離及速度范圍。

基于以上分析，本文將重點(diǎn)介紹一種基于脈沖多普勒體制的火控雷達(dá)重頻集合選取方法。

1 距離及速度可檢測(cè)區(qū)域計(jì)算方法

現(xiàn)代典型脈沖多普勒雷達(dá)的工作流程如圖1所示。

1.1 距離可檢測(cè)區(qū)域計(jì)算方法

（1）距離盲區(qū)對(duì)檢測(cè)區(qū)域的影響。對(duì)脈沖雷達(dá)而言，在一個(gè)雷達(dá)重復(fù)周期內(nèi)，發(fā)射機(jī)在發(fā)射脈沖的過(guò)程中，其接收機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，因此在接收期得到的數(shù)據(jù)不包含發(fā)射期所對(duì)應(yīng)的最大距離R=0.5cτ，式中，c為真空中的光速，τ為發(fā)射脈寬。

（2）引導(dǎo)精度對(duì)檢測(cè)區(qū)域的影響。如上文所述，對(duì)脈沖多普勒雷達(dá)而言，引導(dǎo)數(shù)據(jù)精度為制約其工作重頻所能覆蓋的距離檢測(cè)范圍的重要因素，其直接決定雷達(dá)在當(dāng)前信號(hào)處理周期內(nèi)要檢測(cè)的距離波門寬度，因此，所選取的重頻其可檢測(cè)區(qū)域至少應(yīng)覆蓋引導(dǎo)數(shù)據(jù)精度覆蓋的范圍。

綜合距離盲區(qū)及引導(dǎo)精度對(duì)檢測(cè)區(qū)域的影響，可以得出在選取檢測(cè)重頻時(shí)距離的可檢測(cè)范圍應(yīng)為：

式中，Am表示距離模糊次數(shù)，Am=1，2，3，…N，Rac表示距離引導(dǎo)精度，Rlb表示該重頻覆蓋距離范圍的下界，Rub則表示上界。

1.2 速度可檢測(cè)區(qū)域的計(jì)算方法

（1）雜波對(duì)檢測(cè)區(qū)域的影響。對(duì)使用MTI或MTI進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)的雷達(dá)而言，濾波器的凹口位置主要由進(jìn)入雷達(dá)的雜波其頻譜特征決定，并且由于多普勒域的周期性，這些凹口將以模糊速度為周期，規(guī)律的出現(xiàn)在整個(gè)速度檢測(cè)范圍內(nèi)。

（2）引導(dǎo)精度對(duì)檢測(cè)區(qū)域的影響。與距離引導(dǎo)精度對(duì)檢測(cè)區(qū)域的影響類似，速度引導(dǎo)精度也將對(duì)直接決定當(dāng)前信號(hào)處理周期內(nèi)要檢測(cè)的速度波門寬度，所選取的重頻其可檢測(cè)區(qū)域至少應(yīng)覆蓋引導(dǎo)數(shù)據(jù)精度覆蓋的范圍。

綜合速度盲區(qū)及引導(dǎo)精度對(duì)檢測(cè)區(qū)域的影響，可以的處在選取檢測(cè)重頻時(shí)速度的可檢測(cè)范圍應(yīng)為：

式中，An表示速度模糊次數(shù)，An=1，2，3，…N，vc表示雜波譜的速度最大值，Vac表示速度精度，Vlb表示該重頻覆蓋距離范圍的下界，Vub則表示上界。

2 重頻集合的選取方法

根據(jù)式（1）和式（2）可以得出，任一重頻具有較為規(guī)則的距離速度可檢測(cè)區(qū)域，為盡可能的覆蓋雷達(dá)的距離及速度的作用范圍，需要將其進(jìn)一步擴(kuò)展以使可檢測(cè)區(qū)域盡可能大，因此需要進(jìn)一步選取其他重頻，選取方法為：以第一個(gè)確定的重頻為中心，然后再確定其他的重頻，所選的其他重頻應(yīng)盡可能的互相覆蓋各自的距離及速度盲區(qū)。最終選取的重頻構(gòu)成雷達(dá)的工作重頻集合，假設(shè)以22KHz重頻為中心，根據(jù)本文所述方法，選取參數(shù)設(shè)置為：Vac=±60m/s，Rac= ±300m，τ=6μs，Vc=3m/s，重頻集合元素個(gè)數(shù)限定為6個(gè)，然后，利用本文提出的方法最終確定的重頻集合為：16.7KHz，18KHz，22KHz，27KHz，32KHz，36KHz，從圖2中可以看出，所選取的重頻集合覆蓋了90%以上的距離速度待檢測(cè)區(qū)域。

3 結(jié)語(yǔ)

雷達(dá)重頻的選擇是進(jìn)行雷達(dá)工作參數(shù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，其主要難點(diǎn)在于在引導(dǎo)精度、距離及速度盲區(qū)、重頻集合元素個(gè)數(shù)限制等約束條件下對(duì)重頻的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文通過(guò)對(duì)這些因素在重頻選取過(guò)程的影響，較為仔細(xì)的介紹了重頻集合的選取方法，為脈沖多普勒雷達(dá)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重頻選取工作提供了有效的解決方法。

參考文獻(xiàn)

[1] Merrill I.Skolnik雷達(dá)手冊(cè)（第三版）[M].2010.

[2] David K.Barton.雷達(dá)系統(tǒng)分析與建模[M].2017.