隨機信號雷達

隨機信號雷達是一種以微波噪聲源作為其發射信號或信號調製形式的雷達。由於其發射信號的隨機性,隨機信號雷達具有十分優異的低截獲概率性能( Low probability of intercept, LPI)和電子反對抗能力( Electro niccounter countermeasure, ECCM) ,同時其模糊函數是理想的“圖釘形” ,還同時具有很高的無模糊測距、測速精度和良好的距離、速度分辨力。因此,早60年代美國和歐洲的一些國家就對隨機信號雷達給予了廣泛的關注。60年代末期,美國Purdue 大學最早研製了一部試驗型隨機信號雷達。與此同時,法國的Carpenter 教授討論了工作在米波波段的相關法隨機信號雷達 ; 荷蘭也進行過相關法隨機信號雷達的系統試驗。70年代中期,美國Minnesota 大學的Kaveh 教授發表了多篇關於隨機交錯脈衝隨機信號雷達的文獻,已經開始試圖將隨機信號應用到脈衝體制的雷達當中,多項有關隨機信號雷達的美國專利也被公佈。同時,英國London大學的Forrest 等人也發表了關於固態隨機信號雷達的研究報告。從上面諸多論文和發明專利來看,自從60年代開始研究隨機信號雷達體制以來,美國和歐洲各國對隨機信號雷達的理論基礎分析和試驗樣機的研製都開展了大量的工作,並取得了一定的成效。但是在當時,受到電子元器件的製造工藝和技術水平的限制,關於隨機信號雷達的研究大多還僅限於理論分析階段,隨機信號雷達的研究也一度陷入低潮。80年代以來,隨着電子技術的發展,各種固態微波器件和超大規模集成電路的出現給了隨機信號雷達以實現的可能,國外對隨機信號雷達的應用性研究逐漸增多,已經有一些將隨機信號雷達用於地質勘探和微波成像的文獻報道。 ^[1] 

人們對隨機信號雷達實現方法的研究首先就是從相關法開始的。相關法隨機信號雷達的基本原理就是將參考信號的延遲與實際的回波信號進行相關和多普勒補償(濾波) ,相關後的信號輸出到多普勒濾波器組,由多普勒濾波器組輸出的峯值可以求出目標的距離和速度。

相關法隨機信號雷達又可以分為微波相關和視頻相關兩種。微波相關是由微波延遲線和包含混頻功能在內的相關器來實現的,適用於調幅、調頻和調相多種信號調製形式。視頻相關則是由視頻延遲線和相關器組成,相關器可以用模擬或數字的方式來實現,包含一個乘法器和低通濾波器。由於隨機信號雷達的發射信號是隨機調製的,其頻帶很寬,要實現對多個目標的測距就需要多個具有不同延遲範圍的延遲線,這種寬頻帶的微波延遲線實現起來是很困難的,所以經常採用的是視頻相關的方法。

與相關法隨機信號雷達不同,頻譜法隨機信號雷達將微波發射信號與回波信號相加後進行功率譜分析,當目標信號存在時,回波信號的功率譜密度將得到週期性的調製,調製頻率正比於目標與雷達之間的距離。所以,採用頻譜分析的方法測出這種調製頻率也就得到了目標的距離信息。

儘管基於頻譜分析的隨機信號雷達的實現方法可以避免使用微波延遲線的困難,但它仍然存在着一些不足之處。例如鏡像型假目標和干涉型假目標的存在會影響實際目標的檢測,運動目標的多普勒頻率也會對測距精度有很大的影響,這些問題至今還沒有解決。