一种“频率编码+相位编码+非线性调频”信号产生方法
技术领域
本发明涉及雷达信号产生领域,尤其涉及一种复杂的雷达信号产生方法。
背景技术
雷达信号波形设计是雷达系统设计的重要环节,设计一种好的信号波形,可有效提升雷达系统的探测性能与抗干扰性能,特别是抗干扰性能是实战条件下,发挥雷达系统作战效能的重要保证。
目前,国内雷达系统设计时,通常采用LFM信号、NLFM信号、相位编码信号等,这些信号调制方式相对比较简单,其信号规律性较强,信号处理方式相对比较固定,信号波形的抗干扰能力方面相对较弱,LFM信号的间歇采样信号的波形如图1所示。
雷达中常用的相位编码信号主要包括Bark码信号和M序列码信号,Bark码序列最长只有13位,用其作为雷达信号,雷达的作用距离会受到很大的限制。而M序列码的长度可达2n-1,但M序列码信号主要具有如下不足:
一是信号调制样式比较简单,现有雷达侦察装备可以快速的对其编码序列进行解析;
二是信号的频谱中有较多的副瓣,这些副瓣信号经过雷达接收机时,会受到抑制,从而使回波信号的脉压增益降低,如图2和图3所示。
发明内容
(一)本发明所要解决的技术问题
本发明提出一种“频率编码+相位编码+非线性调频”信号产生方法,具有算法简单易实现、信号处理方式灵活、较好的抗侦察性能等特点,使用该信号作为雷达信号,可有效提升雷达系统的抗干扰性能。
(二)为解决上述技术问题,本发明所采用的的技术方案
一种”频率编码+相位编码+非线性调频”信号产生方法,包括以下步骤:
步骤一、确定信号参数
确定子脉冲个数N、子脉冲脉宽τn、编码序列长度k、子脉冲带宽B、子脉冲载频fn和信号的采样频率fs,任意两个子脉冲载频差为B的整数倍,1≤n≤N;
步骤二、M序列产生
根据编码序列长度k,生成N个反馈方式不同的M序列M1,M2,M3…MN,其中M序列长度i满足k-i<5;
步骤三、固定相位和相位序列产生
3.1固定相位
根据子脉冲1的载频f1、子脉冲带宽B和采样频率fs计算两个固定相位
3.2相位序列
首先生成一个时序序列tm,该时间序列长度为m,其中m=fs×B,tm=0:1/fs:1/B-1/fs,再利用该时间序列tm、B、
步骤四、编码序列产生
在M1序列的第一个元素前面增加k-i个元素,生成所需要的编码序列,其中k<5;
步骤五、相位序列
根据编码序列的1和-1的顺序,依次利用
步骤六、子脉冲信号生成
利用步骤五中生成的相位序列
步骤七、重复步骤三至步骤六,依次生成信号s2~sN;
步骤八、利用s1~sN生成所需要的信号s,其中s=[s1,s2,…sN]。
本发明所达到的有益效果是:
1.本发明应用于雷达信号波形设计时,可有效提升雷达信号的抗截获性能,使雷达侦察装备难以准确识别该信号,同时也可有效提升雷达信号处理方式设计的灵活性;
2.利用本发明设计雷达信号波形的雷达系统,可有效提升雷达的抗欺骗性干扰的能力;
3.本发明设计的信号能量集中,可有效降低滤波器对信号能量的抑制;
4.本发明设计的信号是一种抗干扰性能较好的信号波形,脉内正交编码+跳频,可有效提升其抗干扰性能。
附图说明
图1:LFM信号的间歇采样信号的波形图;
图2:M序列信号通过滤波器前后的频谱对比图;
图3:M序列信号通过滤波器前后的脉压结果对比图;
图4:M序列码产生器;
图5:序列M1、M2、M3、M4波形图;
图6:相位序列
图7:子脉冲信号s1的相位序列
图8:子脉冲信号s1的多域波形图;
图9:子脉冲信号s2的多域波形图;
图10:子脉冲信号s3的多域波形图;
图11:子脉冲信号s4的多域波形图;
图12:信号s的多域波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明具体实施方式进行详细说明。
为了解决LFM信号、NLFM信号、相位编码等简单调制信号的抗侦察性能和抗干扰性能差的问题,本发明提供一种”频率编码+相位编码+非线性调频”复杂调制信号产生方法,具体实施过程如下:
步骤一、确定信号参数
确定子脉冲个数N、子脉冲脉宽τn、编码序列长度k、子脉冲带宽B、子脉冲载频fn和信号的采样频率fs,任意两个子脉冲载频差为B的整数倍,1≤n≤N;
步骤二、生成M序列信号
根据编码序列长度k,生成N个反馈方式不同的M序列M1,M2,M3…MN,其中M序列长度i满足k-i<5;
步骤三、固定相位和相位序列产生
3.1固定相位
根据子脉冲1的载频f1、子脉冲带宽B和采样频率fs计算两个固定相位
3.2相位序列
首先生成一个时序序列tm,该时间序列长度为m,其中m=fs×B,tm=0:1/fs:1/B-1/fs,再利用该时间序列tm、B、
步骤四、生成编码序列
在序列信号M1的第一个元素前面增加k-i个元素,其中k<5,生成所需要的编码序列;
步骤五、生成子脉冲信号s1的相位序列
根据编码序列的1和-1的顺序,依次利用
步骤六、子脉冲信号生成
利用相位序列
步骤七、重复步骤三至步骤六,依次生成信号s2~sN;
步骤八、利用s1~sN生成所需要的信号s,其中s=[s1,2,…sN]。
本发明的一个具体实施例提供一种”频率编码+相位编码+非线性调频”信号产生方法,具体过程如下:
步骤一、确定信号参数
在雷达信号波形设计时,确定子脉冲个数N=4、子脉冲脉宽τn=13μs、编码序列长度k=130、子脉冲带宽B=10MHz、子脉冲载频fn=[20MHz、40MHz、30MHz、50MHz]和信号的采样频率fs=300MHz,可以看出fn满足max(fn)-min(fn)=(N-1)×B=30MHz,任意两个子脉冲载频差为10MHz的整数倍,子脉冲带宽B满足B=k/τn=10MHz;
步骤二、M序列产生
根据编码序列长度k=130,生成N=4个反馈方式不同的M序列M1,M2,M3,M4,其中M序列长度i=127满足k-i=3<5;其中M序列产生器如图4所示,M1,M2,M3,M4如图5所示,其反馈方式分别为[7,6],[7,4],[7,3],[7,1]。
步骤三、固定相位和相位序列产生
3.1固定相位
根据子脉冲1的载频f1=20MHz、子脉冲带宽B=10MHz和采样频率fs=300MHz产生两个固定相位
3.2相位序列
首先产生一个时序序列tm,该时间序列长度为m,其中m=fs×B=30,tm=0:1/fs:1/B-1/fs,再利用该时间序列tm、B、
步骤四、编码序列产生
在M1序列的第一个元素前面增加k-i=3个元素[1,-1,1],生成所需要的编码序列;
步骤五、相位序列
根据编码序列的1和-1的顺序,依次利用
步骤六、子脉冲信号生成
利用相位序列
步骤七、重复步骤三至步骤六,依次生成信号s2~s4,其信号波形依次如图9~图11所示;
步骤八、利用s1~sN生成所需要的信号s,其中s=[s1,s2,…sN],其信号波形如图12所示。