[发明专利]基于调制板的UHF雷达频谱搬移方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁场微波技术领域，涉及一种基于调制板的特高频(Ultra High Frequency,UHF)雷达频谱搬移方法。

背景技术

雷达利用经过调制的电波和定向天线发射一束电磁能量用于探测目标的距离、速度、角度等特征。UHF(300MHz～3000MHz)雷达广泛应用于战略预警的陆、海、空各类探测系统，由于利用其电波波长相对较长的特点，可以检测超远距离的移动目标。在UHF频段，主要威胁来自于远距离雷达系统，它们工作方式灵活、带宽较大(>20％)，这对工程师在设计RCS 材料时提出了相当高的挑战。近年来，随着电磁场微波学科的技术发展，出现了一批雷达散射截面(Radar Cross-Section,RCS)控制技术。其中，基于电磁超材料的频谱搬移技术解决了 RCS材料设计的问题。但是，传统RCS控制技术面临着带宽、波形选择和材料设计的难题，受限于工作方式、频率、带宽、波形等方面。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于调制板的UHF雷达频谱搬移方法，基于雷达接收机处的调制板，分别利用频率调制和滤波器的思想设计响应信号，解决UHF雷达的频谱搬移问题，实现对雷达入射信号功率的整体“抹平”以及白化效果，达到雷达接收机无法恢复，不能检测远距离目标的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于调制板的UHF雷达频谱搬移方法，该方法具体为：

当雷达接收机使用匹配滤波器w(t)＝s(t)时，目标回波输出功率为：

其中，ξ₀表示信号发射、传播、反射和接收各阶段增益的综合效果，假设为时不变的常数；s(t)表示来波信号，即入射信号；s^*(t)表示入射信号的共轭信号；h(t)表示调制板的调制信号；T表示周期；t表示时间；

即调制信号h(t)在周期内积分接近于0时，雷达接收机的输出功率将大大降低；

当特高频(UltraHigh Frequency,UHF)雷达的调制波形为脉冲压缩信号时，输出序列表示为：

其中，y(t)表示反射信号；表示卷积运算；

输出序列的频域表达式为：

其中，ifft表示傅里叶反变换；P(ω)表示接受信号频谱；S(ω)表示来波信号的频谱响应； H(ω)表示调制信号的频谱响应；Y(ω)表示反射信号的频谱响应；S^*(ω)表示S(ω)频谱搬移后的频谱响应；即H(ω)实现对S(ω)频谱搬移后，乘积Y(ω)·S^*(ω)幅度较小且不成明显谐波规律时，匹配滤波器输出影响p(t)不具有明显大功率值，则雷达接收机难以判断目标有无；

综上所述，对调制板的调制信号h(t)或H(ω)进行设计，能有效降低目标回波在雷达接收机处输出的功率，从而降低目标被检测到的概率。

本发明的有益效果在于：本发明基于调制板设计的频率调制响应信号和白化响应信号，对单频信号和线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号类的雷达入射信号均可进行频谱搬移，搬移后的频谱响应在原接收机匹配滤波器之后，雷达接收机输出功率大幅度降低，降低远距离目标检测概率或者淹没雷达信号，有望应用于RCS控制技术中。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为基于调制板的频谱搬移原理图；

图2为单频信号入射，点频信号响应及反射回波的的波形与频谱图；(a)为时域图，(b)为频域图；

图3为LFM信号入射，单频调制信号及反射回波的的波形与频谱图；(a)为时域图，(b) 为频域图；

图4为点频信号入射时，方波调制信号、反射回波的的波形与频谱图；(a)为时域图，(b) 为频域图；

图5为LFM信号入射时，方波调制信号、反射回波的波形与频谱图；(a)为时域图，(b) 为频域图；

图6单频信号入射，白化信号调制及反射回波的波形与频谱图；(a)为时域图，(b)为频域图；

图7LFM信号入射，白化信号调制及反射回波的波形与频谱图；(a)为时域图，(b)为频域图；

图8单频信号入射，恒模响应信号调制及反射回波的时域波形与频谱图；(a)为时域图， (b)为频域图；