【目标管理)经典雷达资料第章动目标显示(MTI)雷达

（目标管理）经典雷达资料第章动目标显示(MTI)雷达

图15.24显示了反馈对改善因子I的影响。这些曲线是于假设天线的方向图只取(sin U)/U第壹对零点之间的曲线情况下计算出的。图示的无反馈的几条曲线和如图15.12所示显示的具有高斯形状方向图的理论曲线几乎完全相同（说明反馈对三路延迟对消器影响是壹条曲线而不是直线，这是因为于3个零点中，已有俩个零点不于原点上，且且根据波束宽度内有14个脉冲的实际情况，它们已沿单位圆移动了最佳量。因此，当波束宽度内有40个脉冲时，这俩个零点由于离原点太远而不起太大的作用）。

从理论上讲，采用数字滤波器来合成各种形状的速度响应曲线是可能的[16]。对Z平面上的每对零点和每对极点而言，均需要俩个延迟线，用前馈路径控制零点位置，而用反馈路径控制极点位置。

速度响应曲线的形状能够仅用前馈而不用反馈来实现。不采用反馈的主要优点是对消器具有很好的瞬态响应，这是相控阵或系统存于脉冲噪声干扰时的壹项重要的考虑因素。如果相控阵雷达使用反馈对消器，则于对消器的瞬态振铃仍未下降到容许的电平之前，波束就已经改变了位置，因而许多脉冲不得不落于波束以外。人们已提出壹种预置技术来缓解这种现象[20]，但仅仅部分地降低瞬态稳定时间。若只使用前馈，则于波束移动后仅有3个或4个脉冲被去掉。采用前馈控制速度响应曲线的形状的缺点是，对每个用于形成速度响应的零点均需附加壹个延迟线。此外，若采用零点来形成速度响应，则曲线就会导致改善因子引入壹个固有的损耗。这个损失可能很重要也可能不重要，需根据杂波谱展宽的程度和对消所需零点数来确定。图15.25画出了只用前馈形成的四脉冲对消器的速度响应曲线和Z平面图。图中同时仍画出了五脉冲前馈对消器和三脉冲反馈对消器的速度响应曲线。于给出的对消器中，无论杂波谱扩展程度为多少，三脉冲反馈对消器的改善因子潜力均比四脉冲前馈对消器大约好4dB。

图15.24扫描对具有反馈的对消器改善因子的限制

曲线是于假定天线方向图只取sin U/U第壹对零点之间的形状时，由计算机计算出来的。

五脉冲对消器被Zverev称为线性相位[21]MTI滤波器[22]。4个零点分别位于Z平面实轴的+1，+1，-0.3575和-2.7972。许多关于滤波器综合的文献均描述过这种线性相位的滤波器，但对MTI应用而言，线性相位且不重要。如图15.25所示，若采用非线性相位滤波器只需要极少的脉冲就能够得到几乎和线性相位滤波器相同的响应曲线。由于于波束照射目标期间可利用的脉冲数是固定的，壹个也不能浪费，所以人们应当选用那些只使用极少脉冲数

的非线性相位滤波器。

图15.25赋形速度响应曲线的前馈对消器和三脉冲反馈对消器的比较

（见正文五脉冲对消器的参数）

15.8杂波滤波器组的设计

如同15.1节的讨论，MTD采用的波形包括相同PRF和相同射频频率的N个脉冲的相参处理间隔（CPI）。从壹个CPI到下壹个CPI的脉冲重复频率和射频频率有可能是变化的。于这壹约束条件下，只有选用有限冲激响应（FIR）滤波器的方法才是设计滤波器组惟壹可行的设计方法（无论是PRF 仍是射频频率改变，反馈滤波器需要许多脉冲回波才能达到稳定，这显然是不实际的）。

于监视雷达波束照射目标期间，可利用的脉冲数是由诸如波束宽度、PRF、需扫描的空域和所要求的数据更新率等系统参数和系统要求决定的。壹旦约定了照射到目标的脉冲数，设计师就必须决定于此期间须有多少个CPI和每个CPI内有多少个脉冲。要想采取折中方案通常是困难的。设计师希望于壹个CPI中使用更多的脉冲，以便能采用更佳的滤波器，但也希望有尽可能多的CPI。多个CPI（以不同的脉冲重复频率或不同射频工作）可改善系统的检测性能，而且能提供用于检测目标实际径向速度所需的信息[23]。

于多普勒滤波器组中，单个滤波器的设计是频率副瓣要求和滤波器相参积累增益之间的壹个折中。对壹个给定的CPI来说，所要求的多普勒滤波器数目则是硬件复杂性和滤波器交叠时的交叉损失间的壹个折中。最后，若要求于零多普勒（地杂波）处具有更高的杂波抑制能力，则常常会引入特殊的设计约束条件。

当壹个CPI内的脉冲数大于或等于16时，快速傅里叶变换（FFT）算法的系统设计方法和有效实现特别引人注意。由于于单个相参处理间隔中采用恰当的时域回波加权函数，因此很容易控制频域副瓣。进壹步地讲，覆盖整个多普勒空间（等于雷达PRF）所需要的滤波器的数量（等于变换阶数）可独立选择，和CPI无关，详见后面所述。

当CPI变小（小于或等于10）时，为了获得较好的整机性能，研究单个滤波器的特殊设计，使其满足不同多普勒频率特定的杂波抑制要求就显得非常重要。于受特定通带和阻带约束的FIR滤波器设计中，尽管某些系统方

法是可行的，可是对较小的CPI而言，直接的方法是凭试验调整每个滤波器的各个零点直到获得所需要的响应为止。下面给出壹个这种滤波器设计的实例。

滤波器的经验设计

如下是六脉冲CPI滤波器经验设计的壹个实例（每个CPI的6个脉冲可根据系统条件，如照射目标的时间直接推出）。由于滤波器要使用6个脉冲，且且只有5个零点是可用于滤波器设计的，所以可利用的零点数等于脉冲数减1。滤波器的设计过程包括设置各个零点，以便得到符合指定约束条件的滤波器组响应。下面的实例是由壹个交互式计算机程序得出的，该程序可移动滤波器的零点直到得到预期的响应为止。假定滤波器的要求如下：（1）于动目标滤波器的杂波抑制凹口（相对于目标的峰值响应）中，响应为-66dB；

（2）对速度介于多普勒模糊频率范围的±20%间的箔条杂波抑制为-46dB；

（3）由于硬件的限制，因此仅采用5个滤波器；

（4）于5个滤波器中，3个用于抑制固定杂波而响应动目标，另俩个则响应零多普勒频率目标和其模糊点（具有好的固定杂波抑制能力的滤波器，采用俩个或多个相参滤波器来覆盖零速响应的凹口）。

基于之上考虑即可构造滤波器组。

图15.26（a）给出了滤波器于多普勒通带中央的目标响应曲线。零速附近的副瓣从峰值下降66dB，因此于零多普勒频率5%之内有很好的杂波抑制性能，-46dB的副瓣有±16%的箔条杂波抑制性能。由于5个有效零点的限制，所以这种滤波器对±20%多普勒频移不能提供-46dB的抑制。

图15.26（b）给出了滤波器对尽可能接近于零多普勒频率的目标响应曲线。此时，零多普勒响应为-66dB。若于零多普勒附近设置俩个零点，则所提供的零多普勒杂波响应是-66dB。当相对多普勒频移为0.8～1.0时，多普勒滤波器副瓣提供48dB的箔条杂波抑制。这个滤波器的镜像用于第3个移动的多普勒滤波器（镜像滤波器的系数是原滤波器系数的复共轭）。

图15.26（a）响应fT=0.5目标的六脉冲滤波器

图15.26（b）响应fT=0.3目标的六脉冲滤波器（可滤除固定杂波）