基于动态优化的非线性调频信号设计

３ ６ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
火 控 雷 达 技 术
第４ Ｏ卷
整 系数 ；， ／为迭 代次数 。 ７
ｂ ．选取一组初始值 Ａ（ ）ｎ＝１２ … ｌ ／， Ｚ ，， ０计算 匹 配滤 波器输 出波形 的最 大距离 旁瓣 Ｐ Ｌ０和 主瓣 展 ＳＬ
宽 系数 ， ｎ 为变量 ， 照傅 里叶级数依次减小 。 Ａ（ ） 并按
２ 信 号 相 位 函数
在 经典 法 设 计 中 ， 由于逗 留原 理本 身 就是 一 种
近似 ， 出波形 的主副瓣 比 、 输 多普 勒容 限与最 优 的波 形 有一定 的差距 。无 法满 足实 际工程 需要 。基 于这
降低旁 瓣 ， 样 会 带 来 １～３ Ｂ的 信噪 比损 失 。非 这 ｄ
６ ｋ ｚ可 以满 足工 程需 求 。其 主要 分 为 以下 三 个 ０Ｈ ， 步骤 ： 调 整 、 粗 精调 整 以及 多 普 勒 调 整 。调 整 系 数
优化 流程 图见 图 １ 示 。 所
０ ０ｒ使 之更小 ， ． １） 再运 行程序 ， 这样 使得 脉压 输 出波 形峰 值副瓣 电平 能够提 高 １ ２ Ｂ。 —ｄ
因此 ， 文 对 动态 优 化 法 进 行 了进 一 步 改进 ， 副 本 主 瓣 比能进 一 步 提 高 ２—３ Ｂ， 普勒 容 限 能 够 达 到 ｄ 多
没有数 据输 出 。 ３ ２ 精调 整 ．
在 文献 ［ ， ］ ， 们 只 是 进行 了 上述 的 系数 １２ 中 他 粗 调整 ， 精调 整是在 粗 调 整 的基 础 改变 数 据变 化 的 步长 ， 使得 信号 波 形 的性 能 得 到进 一 步 的提 升 。具 体 就是在 粗调 整 的基 础上 改变 ｃ 长 ｒ 比如 ０ １ ， 步 （ ．ｒ
１ 引 言
脉 冲压 缩技术 由于有 效地 解决 了雷 达 的作 用距 离和距 离 分辨力 之 间 的 矛盾 ， 现 代 雷达 中得 到广 在 泛应用 。常用 的脉 压信 号 有 线 性 调 频 （ Ｆ 信 号 、 Ｌ Ｍ）
实现 对信 号功 率 谱 的 加 权 ， 而改 善脉 压 性 能 。本 从
ｗｉｅ ｙ ｕ ｅ ｎ ｒ ｄ ｒ ｓ ｓｅ ．Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｅ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ａ ａ ｙ ｔ ｍｓ ｉ ａ ｅ ｍｐｌｙ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｙ ａ ｃ ｏ ｔｍｉｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ｔ ａ ｒ ｕ ｐ ｉ ｏ ｓ ｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｐ ｉ ｚｎ ｔｏ ｏ ｃ ｒｙ ｏ ｔｏ ｔｍｕｍ
＝
６ｋ ｚ ０ Ｈ 。为 了满足该 雷达 需求 ， 到 低 副瓣 和高 做
的多普 勒容 限 ， 本文 经过粗 调整 、 调 整和多 普勒调 精
图 ｌ 系数 优 化 流 程 图
整 ， 到最 终 的调整 系数 Ａ（ ） 得 ｎ：
３ １ 粗调整 ． 系数优 化过程 中进 行粗调 整 主要 的 目的在于快
形 的最大距 离旁 瓣 Ｐ Ｌ０以及 主瓣 展 宽 因子 ， 果 ＳＬ 如
满足 要求 ， 优 化 系数 存 储起 来 。否 则 重 复上 面 的 将 步骤 直到存储 的系数满 足要求 。 ｄ ．从 Ｃ 存储 的数 据 中选取 一组 最 优化 的数 据 ， 替代 初始化 的 Ａ ｎ ， 变 Ｐ 再 运行 ａ ｂ ｅ ｄ 直 到 （ ）改 。 、 ；、 ，
并得 出 Ｎ Ｆ 的相 位 函数 为 ： ＬＭ
种是 经典 设计 方法 ， 根据 信 号 的功率 谱 ， 用 相位 利
逗 留原 理来 设计 ； 一 种 是 由族 函 数 出 发来 积 分 实 另 现波形 的设 计 ， 然 他们 的方 法不 一 样 ， 其共 同点 虽 一 但
） ＝ 华 ｎ ｓ（ｔ ＝ ｉｗ ｌ ｎ ｎ ２， Ｉ 一
３ ３ 多普勒 调整 ．
在前 面两步 的优化 只能满 足多普 勒频率 很小 情
况下 脉压波 形 的性 能 指 标 ， 往往 在 工 程 的运 用 中有
时多 普 勒 频 率 很 高 ， 的 多 普 勒 频 率 甚 至 达 到 了 有 ６ｋ ｚ ０ Ｈ 。相对线 性 调频 信 号 ， 线 性 调 频 信 号对 多 非 普 勒频移 非 常的敏 感 ， 了满足 大 多 普勒 频 率 情况 为 下 系统性 能 ， 必须进 一步提 高信 号 的多 普勒容 限 。 多普 勒调 整就是 在调整 系数完 成粗 调整 和精调
文运 用动 态优 化法 对 第 一 种 方 法 作 了进 一 步 改 进 ，
得到 了更 低 的副瓣 和 更 高 的 多普 勒容 限 ， 足 了实 满
际工 程 的需要 。
相位编 码 （ Ｓ 信 号等 ， 些 信 号 经匹 配 滤 波 器 压 ＰＫ） 这
缩处理 后 ， 有较 高 的距离 旁瓣 ， 须进 行加 权处 理 以 必
线 性调 频 （ Ｌ Ｍ） 号 因 固有 的旁 瓣 较 低 和无 需 加 ＮＦ 信 权 处理 ， 具有 较好 的多 普勒 响应 能力 而 广受关 注 。 并
ＮＦ Ｌ Ｍ波 形 的设计 方 法很 多 ， 最 主要 有 两 种 ： 但
一
个原 因本 文根 据文 献 ［ ， ］ 对设 计 方 法作 了改 进 ， １２ ，
Ａ（ ）＝ ［ ．４ ９ ０ ０ １ ． ７ ． ３ ８ ０ ０ ０ ｎ ０ １ ５ ． ４ １ ０ ０ ９ ０ ０ １ ． １７ ４ ０ ０ ６ ． ０ ７０ ０ １ ． ０ ９０ ０ ２ ］ ． ０ ２０ ０ ７ ． １９０ ０ ２ ． ０ ６ 。
第４ ０卷 第 ２期 （ 第 １６期 ） 总 ５
２ １ 年 ６月 ０ １
火控雷达技术
Ｆｉｅ Ｃｏ ｔｏ ｄ ｒＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｒ ｎｒ ｌＲａ ａ ｃ ｎ ｌ ｇ
Ｖ １ ０Ｎ ． （ ｅ ｅ ５ ） ｏ． ｏ ２ Ｓｒ ｓ１６ ４ ｉ
Ｊｎ ０ １ ｕ ．２ １
基 于 动 态 优 化 的非 线 性 调 频 信 号设 计
Ｄｏ ｐ ｅ ｏ ｅ ａ ｃ ｐ ｌｒ ｔｌｒ ｎ ｅ，ａ ｄ ｉ ｎ ｍｐｒ ｖ ｈ ｕ ｓ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｐｅｆ ｒ ｎｃ ． ｏ ｅ ｔｅ ｐ ｌｅ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｒｏ ｍａ ｅ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： ＮＬ ＦＭ ； Ｄｏ ｐ ｅ ｅ ｕ ｒ ｙ；ｓ ｌ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ａｉ ｍａｎｌｂ ｏ ｓｄ ｌｂｅ ｒ ｔｏ ｐ ｌ ｒｆ ｑ ｅ ｃ ｍａ ｌ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｒ ｔ ｏ； ｉ ｏ ｅ ｔ ｉｅ ｏ ａ ｉ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ＬＦＭ ｉ ｎａ ｓ ｄ ｏ ｎａ ｃ Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｓｇ ｆＮ Ｓ ｇ ｌＢａ ｅ ｎ Ｄｙ ｍｉ ｉ ｚ ｔｏ
Ｘ ａ ａ ｉ ， ｉｇＷｅ， ｉ ｈ ｎ ｉ ｉ Ｋ ｉａ Ｊ ｉ Ｘ ａ Ｚ ａｎｕ ｏ ｊｎ ｎ ｏ
（ ｉ ｎＥｅｔ ｎｃ ｎ ｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｎｔｕ ， ｉ ｎ７ ０ ０ ） Ｘ ｌ ｒ ｉ Ｅ ｇｎｅ ｎ ｅ ｒ Ｉｓｔｔ Ｘ １ １０ ａ ￣ｏ ｉ ｅ ｈ ｉ ｅ ａ
ｓｄ ｏ ｅ ｒ ｔｏ ｗｉ ｏ ｔｗｅｇ ｔｎ ｉ ｅ ｌ ｂ ａ ｉ ｔ ｕ ｉｈ ｉ ｇ， ａ ｏ ｓｇ ａ ｏ ｎ ｉｅ ｒｔｏ ｌ ｓ ａ ｓ ｄ ｂ ｉ ｈ ｉ ｇ ｍｉｍａ ｃ ｈ ｒ ｎ ｉｎ ｌｔ ｏ ｓ ａｉ ｏ ｓ ｃ ｕ ｅ ｙ ｗｅｇ ｔｎ ｓ ｔｈ， ｔ ｅ ｅｏ ｅ ｉ ｉ ｄ ｈ ｒ ｆ ｒ ｔ ｓ
［ ，］ １２ 中他 们 就 是 采 用 动 态 优 化 的 方 法 对 调 整 系 数 进行 了优 化 ， 经 典 法 设 计 的 基 础 上 进 行 了完 在 善 ， 到 了相对 于经 典设 计法 更 优 的信号 波形 。 得 虽 然 主副瓣 比有所 提 高 ， 多 普 勒 容 限 低 ， 是 不 但 还 能 满足 低 副 瓣 、 多 普 勒 容 限 雷 达 工 程 的 需 要 。 高
式 中 ： 为信 号带 宽 ； Ｂ Ｔ为信 号 脉 冲宽 度 ； ｎ （ ）为 调
都 是 改变传 统线 性 调 频 信 号不 同 时刻 的调 频 率 ， 来
收稿 日期 ：０ １ １ ０ ２ １ 一Ｏ ５
作者 简 介 ： 肖开 健 ， ，９ ８年 生 ， 程 师 。研 究 方 向 为雷 达 总 体 技 术 。 男 １７ 工
否则 （ ）＝ （ （ ｋ Ａ ） １一ｒ 。计 算 匹配 滤波 器输 出波 ）
接影 响着信 号本身 的质量 。
３ 调 整 系数优 化
调 整 系 数 优 化 有 很 多 方 法 ， 态 优 化 法 是 一 动 种 相 对 比较 简 单 而 且 易 于 实 现 的 方 法 。在 文 献
Ａ ｓ ａ ｔ Ｓｎ ｅａｎｎｉｅｒｆ ｑ ｅ ｏ ｕａ ｏ （ Ｌ Ｍ） ｓ ｎｌ ａ ｅｕｅ ｏｏ ｔ ｎｖ ｒ ｈｇ ａｎｌｂ ｂ ｔ ｃ ： ｉｃ ｏ ｌ ａ ｅ ｕ ｖｙ ｍ ｄ ｌ ｉｎ Ｎ Ｆ ｒ ｎ ｒ ｃ ｔ ｉ ａ ｃ ｎｂ ｓｄｔ ｂａ ｅｙ ｉｈｍ ｉ ｏ ｅｔ ｇ ｉ ｏ
ｄ ｓｇ ｉ ｇ ｌｒ ｅ ｔ ｕ ａｉ ｎ — ｂ ｎｄｄｄ ｈ，ｓ ａｌｃ ｍｐｒ ｓｉ ｎ ｒ ｔ ｎｄ ｈ ｇ ｐｐ ｅ ｅ ｅ ｃ ｅ ｉｎ ｎ ａ ｇ ｉ ｍｅ ｄ ｒ ｔｏ ａ ， ｔ ｍ ｌ ｏ ｅ ｓｏ ａ ｉ ａ ｉｈ Ｄｏ ｌｒｆ ｑｕ ｎ ｙ ＮＬＦＭ ｉｎ ｌｆ ｒａ ｏ ｒ ｓｇ ａ ｏ ｒ ｄ ｒＳ ｓ ｔ ｅ ｉｎ ｌｗｉｈ ｈ ｇ ，ａ ｎ ｏ ｅ ｔ ｉ ｅｏ ｅ ｒ ｔｏ，ｓ ｌ ｍａ ｎ ｏ ｅ ｗｉ ｔ ｘ ｅ ｓｏ ｏ ｆｉｉｎｔａ ａ ｇ ａ ａ Ｏ ａ ｏ ｇ ｔａ ｓｇ ａ ｔ ｉｈ ｎ ｉ ｌｂ ｏ ｓｄ ｌ ｂ ａｉ ｍａ ｌ ｉ ｌｂ ｄｈ ｅ ｔ ｎ ｉｎ ｃ ｅｆ ｅ ｎｄ ｌｒ ｅ ｃ
肖开健 井 伟 肖战 牛
： 西安 电子 工程研 究所 西安 ７０ ０ ） １ １０
【 摘要】 由于非线性调频信号（ Ｌ Ｍ） Ｎ Ｆ 无需加权就 可获得很 高的主副瓣比， 没有加权 失配所 引起 的
信 噪 比损 失 ， 雷达 系统 中， 到 广泛 的应 用 。本 文采 用 改进 的 动 态优 化 法 对 某 雷达 大 时 宽 、 在 得 小压
缩 比 、 多普 勒频 率 非线 性调 烦信 号进 行优 化设 计 。获得 高的主 副瓣 比 、 高 小的主 瓣展 宽 系数和 宽的 多普 勒容 限 ， 善 了脉压 的性 能。 改
关键词 ： ＬＭ； Ｎ Ｆ 多普 勒 频 率 ； 压 缩 比 ； 副 瓣 比 小 主 中 图分 类 号 ： Ｎ １ ． Ｔ ９ １７ 文献书志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８８ ５ （０ ｌ ０ －３ －３ １０ — ２ ２ １ ２０ ５ ６ Ｊ ０
由相 位 函数 可知 ， 当雷 达 的信 号带 宽 和脉 冲宽 度 Ｂ Ｂ ｎ ｗ ｄ —ｉ ｅ 带 宽 时 宽 ） 给 定 时 ， 号 Ｔ（ ａｄ ｉ ｈＴｍ ， ｔ 积 信 的产 生关键 在于调 整系数 Ａ（ｔ ， ／ 调整 系数 的好 坏直 ＇ ）
ｃ ．随机选取 Ａ ）ｋ为 ［ ，０ 之 间的 随机 数 ， （ ， １１ ］ ｒ 为 ［ ，］ ０ １ 的随机 数 ｒ ． ， Ａ（ ）＝ ｋ （ ＞０５ 则 ｋ Ａ（ ） １＋ｒ ， ）
整 以后 ， 信 号 中加 入 ｆ （ 程 中所 用 的最 大 的多 在 ｄ工 普 勒频移 ） 然 后 再 进行 粗 调 整 和精 调 整 得 到最 终 ，
的调整 系数 。
４ 信 号仿 真 与 分 析
根 据某 Ｘ波段雷 达 的特 点 ， 波形 参 数 为信 号带 宽 Ｂ＝ Ｍ ｚ 脉 冲宽度 Ｔ＝ ｔ ， 大 多普 勒 频 移约 ２Ｈ， ７ｘ 最 ｓ