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第4章 信號與噪聲

4.1 信號

本節(jié)介紹信號的分析方法、信號的表達方式、雷達信號的特點和導(dǎo)引頭常用信號。

4.1.1 信號的分析方法

信號可用頻譜函數(shù)、相關(guān)函數(shù)或模糊函數(shù)分析。

1.頻譜函數(shù)

頻域表達式Sf)和時域表達式st)的關(guān)系由傅里葉(Fourier)變換對表征,記為

傅里葉正變換與反變換算式分別為

Sf)為st)的頻譜密度函數(shù),簡稱頻譜。因Sf)=|Sf)|exp[jΦf)],故稱|Sf)|為振幅頻譜,Φf)為相位頻譜。

對于周期信號,還可以用傅里葉級數(shù)表達:

其中,系數(shù)Cn的計算式為

式中:T為信號周期;f0為基波頻率;n=0, ±1, ±2, ???。

2.自相關(guān)函數(shù)

信號的自相關(guān)函數(shù)表示信號在相隔時間τ的兩點之間的相關(guān)關(guān)系,記為

變量代換后,可寫成

物理上,自相關(guān)函數(shù)就是匹配濾波器的輸出波形。

3.互相關(guān)函數(shù)

信號s1t)與s2t)的互相關(guān)函數(shù)表示這兩個信號在相隔時間τ的兩點之間的相關(guān)關(guān)系,記為

顯然,R12τ)≠R21τ),對于實函數(shù),R12τ)=R21(?τ)。

物理上,互相關(guān)函數(shù)就是將一個信號輸入到另一個信號的匹配濾波器時的輸出響應(yīng)。

必須指出,互相關(guān)函數(shù)與卷積非常相似,區(qū)別僅在于相關(guān)積分里的位移函數(shù)不需折疊,而卷積運算時的位移函數(shù)必須折疊。

4.模糊函數(shù)

模糊函數(shù)是以衡量兩個不同距離、不同徑向速度的目標的分辨性能來定義的。它是分析分辨力、模糊度、測量精度、雜波抑制等問題的有力工具。正型模糊函數(shù)的表達式為

這是一個時間-頻率復(fù)合相關(guān)函數(shù)。物理上,信號的模糊函數(shù)就是存在多普勒失配時,匹配濾波器的輸出波形。以τfD為平面坐標,|xτ,fD)|為縱坐標繪制的三維圖形稱信號的模糊圖,在低于模糊圖峰值的某一高度,做平行于τfD的平面切割模糊圖,將所得的截面投影到τfD平面上的圖形,稱為模糊度圖或等高線圖。在模糊函數(shù)中,令fD=0,可得距離模糊函數(shù)xτ,0);令τ=0,可得速度模糊函數(shù)x(0,fD)。

5.互模糊函數(shù)

信號s1t)與s2t)的互模糊函數(shù)定義為

物理上,信號s1t)和s2t)的互模糊函數(shù)就是具有多普勒頻移的信號s1t)輸入到s2t)的匹配濾波器的輸出響應(yīng)。

4.1.2 信號的表達方式

信號可以用時域信號、頻域信號、復(fù)解析信號、復(fù)指數(shù)信號或復(fù)包絡(luò)信號等方式表達。

1.時域信號

雷達導(dǎo)引頭信號的通用時域表達式為

信號的振幅at)和相位φt)相對于cos 2πf0t都是緩慢變化的,這是窄帶信號的基本特征。由于st)是時間的實函數(shù),故稱其為實信號。

2.頻域信號

時域信號st)對應(yīng)的頻域信號Sf)由式(4-3)表示,即

實信號st)的頻譜具有對稱性,即S?f)=S(?f)。顯然,實信號具有雙邊頻譜,其振幅頻譜為偶函數(shù)|Sf)|=|S(?f)|,相位頻譜為奇函數(shù)Φf)=?Φ(?f)。

3.復(fù)解析信號

定義復(fù)解析信號sat)的實部等于實信號,即

其中

顯然

式中:st)與sht)為希爾伯特(Hilbert)變換對,記為

希爾伯特變換式為

復(fù)解析信號sat)是把實信號的負頻率譜略去,把正頻率譜加倍后的頻譜所對應(yīng)的信號。復(fù)解析信號只有單邊頻譜。應(yīng)該指出,復(fù)解析信號的復(fù)共軛的頻譜正好與sat)的頻譜相反,應(yīng)略去實信號的正頻率譜,而將負頻率譜加倍。

4.復(fù)指數(shù)信號

定義復(fù)指數(shù)信號set)的實部等于實信號,即

復(fù)指數(shù)信號可表示為

5.復(fù)包絡(luò)信號

由式(4-20)所表示的復(fù)指數(shù)信號可知,其復(fù)包絡(luò)函數(shù)為

ut)為復(fù)指數(shù)信號的復(fù)包絡(luò),簡稱復(fù)包絡(luò)。

4.1.3 雷達信號的特點

雷達信號是窄帶信號,且具有高分辨特征。

1.窄帶信號

設(shè)主動導(dǎo)引頭的發(fā)射信號為

則回波信號為

式中:τ為回波相對于發(fā)射信號的雙程延遲。

回波信號可展開為[17]

式中:v0為距離變化率系數(shù);γ0為距離加速度系數(shù)。

對于窄帶信號,距離變化率系數(shù)和距離加速度系數(shù)對信號包絡(luò)的影響很小,可以忽略不計,于是有

可見,窄帶回波信號只存在延遲和頻移效應(yīng)。窄帶信號作為運動目標信息的載體時,僅產(chǎn)生時延與頻移,其包絡(luò)的變化可忽略不計。

2.高分辨信號

信號的距離模糊函數(shù)由xτ,0)表達。不考慮模糊圖旁瓣的影響時,通常以模糊圖主瓣的-3 dB或-6 dB電平對應(yīng)的寬度來定義時延分辨力。考慮旁瓣影響時,時延分辨力定義為主旁瓣及基底全部能量與主瓣頂點功率之比,即

δτ的倒數(shù)稱為信號的頻譜持續(xù)寬度,或稱有效帶寬,記為

相應(yīng)的距離分辨力為

式中:c為光速。

顯然,Bef越寬,δτ越窄,距離分辨力越高。

信號的速度模糊函數(shù)由|x(0,fD)|表達。類似于時延分辨力,多普勒分辨力定義為

δf D的倒數(shù)稱為信號的持續(xù)時寬,或稱有效時寬,記為

相應(yīng)的速度分辨力為

顯然,Tef 越寬,δfD越窄,速度分辨力越高。

4.1.4 導(dǎo)引頭常用信號

不同體制導(dǎo)引頭的接收信號來自不同的輻射源,主動導(dǎo)引頭的信號來自導(dǎo)引頭發(fā)射機,半主動導(dǎo)引頭的信號來自制導(dǎo)站的照射器,被動導(dǎo)引頭的信號來自目標上的輻射裝置。盡管輻射源不同,但輻射信號都具有雷達信號的基本特點。雷達常用信號也在雷達導(dǎo)引頭中得到了應(yīng)用。

對于不同的環(huán)境,主動導(dǎo)引頭應(yīng)選用相應(yīng)的匹配信號。匹配于特定環(huán)境的波形分三類:

——模糊函數(shù)的體積的大部分集中在主瓣內(nèi),模糊圖成刀刃型,也稱魚脊型,這是第1類模糊圖,這類信號的自身雜波最小,但鄰近目標分辨力差;

——模糊函數(shù)的大部分體積移出主瓣,展開成低電平基底和尖峰狀旁瓣,模糊圖成釘板型,這是第2類模糊圖,這類信號的目標分辨力高,但自身雜波大;

——模糊函數(shù)在狹窄的中心尖峰周圍有一個較大的低電平基底區(qū)域,模糊圖成為圖釘型,這是第3類模糊圖,這類信號既具有較高的分辨力,又改善了自身雜波中的可見度。

雷達導(dǎo)引頭的常用信號可分為三大類:相參脈沖信號、非相參脈沖信號和連續(xù)波信號,它們可產(chǎn)生不同類型的模糊圖。

1.相參脈沖信號

主動導(dǎo)引頭的常用相參脈沖信號:固定載頻脈沖、線性調(diào)頻寬脈沖、相位編碼脈沖和相干脈沖序列。

1)固定載頻脈沖

(1)單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖分析

單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖的歸一化復(fù)數(shù)表達式為

式中:TP為脈沖寬度;f0為固定載頻;rect(t/TP)為矩形函數(shù),其定義為

單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖的歸一化復(fù)包絡(luò)為

復(fù)包絡(luò)的幅度譜為

單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖的模糊函數(shù)為

距離模糊函數(shù)和速度模糊函數(shù)分別為

圖4-1為單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖信號的模糊圖。

圖4-1 單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖信號的模糊圖

單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖信號的模糊圖的特點:

——具有刀刃形模糊圖;

——模糊圖在τ方向占有2TP寬度;

——模糊圖在fD方向占有無窮大區(qū)域;

——甚短脈沖的模糊圖的刀刃在fD軸上;

——甚長脈沖的模糊圖的刀刃在τ軸上。

顯然,單個矩形包絡(luò)固定載頻甚短脈沖具有高距離分辨力,而單個矩形包絡(luò)固定載頻甚長脈沖具有高速度分辨力。但是,單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖不能同時獲得高距離分辨力和高速度分辨力。

(2)固定載頻相參脈沖串信號[18]

在準連續(xù)波主動導(dǎo)引頭中,采用無限長高重復(fù)頻率(HPRF)固定載頻相參脈沖串信號,其時域表達式為

式中:為重復(fù)算子,重復(fù)周期為Tr;A為幅值;rect(t/TP)為矩形函數(shù),TP為脈沖寬度;f0為載頻。相應(yīng)的頻域表達式為

式中:f)為梳狀函數(shù),fr為梳齒間隔;sin c(x)為函數(shù)(sinx /)x;δ為沖擊函數(shù);“*”為卷積符。

無限長相參脈沖串信號的頻譜是梳齒狀的,梳齒的間隔為fr=1/Tr。頻率ff0處一定有譜線。中心譜線位置的確定性,是實現(xiàn)相參處理的基本保證。

雷達導(dǎo)引頭的回波信號是有限長度的相參脈沖串信號。脈沖數(shù)為N 的相參脈沖串信號的模糊函數(shù)為

其中,|χ1τ? )pTr,fd|為單個脈沖復(fù)合自相關(guān)函數(shù)的模值,且有

距離模糊函數(shù)和速度模糊函數(shù)分別為

相參脈沖串信號具有圖4-2所示的釘板型模糊圖,其波形參數(shù)(載頻、脈沖寬度、重復(fù)頻率)必須合理選取[3]

圖4-2 相參脈沖串信號的釘板型模糊圖(N=5, T/Tr=0.3)

比較圖4-1與圖4-2可知,相參脈沖串信號模糊圖的主峰更加尖銳,改善了距離與速度的互耦影響。但是相參脈沖串信號存在距離和速度模糊,即存在多值性。

2)線性調(diào)頻寬脈沖

(1)單個矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖分析

單個矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖的復(fù)數(shù)表達式為

調(diào)頻斜率kf的計算式為

式中:Bf為頻率變化范圍;TP為脈沖寬度。

信號的瞬時頻率為

單個矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖的歸一化復(fù)包絡(luò)為

復(fù)包絡(luò)的幅度譜為

幅度譜與菲涅耳(Fresnel)積分有關(guān),即

積分限為

由菲涅耳積分性質(zhì)可知,當(dāng)TPBf?1時,95%以上的信號能量集中在[?Bf/2, +Bf/2]的頻率范圍內(nèi)。TPBf值越大,幅度譜越接近矩形。

單個矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖的模糊函數(shù)為

距離模糊函數(shù)和速度模糊函數(shù)分別為

圖4-3為單個矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖信號的模糊圖。

圖4-3 單個矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖信號的模糊圖(TB=25)

單個矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖信號的模糊圖的特點:

——矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖具有刀刃形模糊圖;

——距離模糊函數(shù)xτ,0)近似于(sinx)/x形狀;

——速度模糊函數(shù)x(0,fD)符合(sinx)/x形狀;

——矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖信號模糊圖的主瓣刀刃位于直線fD+kfτ=0上,距離與多普勒之間存在耦合。

顯然,單個矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖可以同時提高脈沖幅值和距離分辨力,而且具有多普勒不變性。在存在多普勒頻移情況下,可以通過加寬匹配濾波器通帶的方法避免匹配濾波器輸出的下降。但是,這種信號模糊圖的副瓣較高,而且不能同時給出精確的測距和測速數(shù)據(jù),即存在距離-多普勒耦合。

(2)矩形包絡(luò)線性調(diào)頻脈沖串信號

將線性調(diào)頻脈沖信號的復(fù)包絡(luò)周期性地重復(fù),并用它去調(diào)制一個穩(wěn)定的射頻振蕩,可以產(chǎn)生線性調(diào)頻相參脈沖串信號,得到釘板型模糊圖。

線性調(diào)頻脈沖串信號同樣存在距離與速度模糊,這是相參脈沖串信號的共性問題。此外,線性調(diào)頻信號匹配濾波響應(yīng)的副瓣電平較高,利用窗函數(shù)加權(quán)可降低副瓣,但將導(dǎo)致信噪比損失。依據(jù)逗留相位原理,可以將加權(quán)窗函數(shù)轉(zhuǎn)移到頻率調(diào)制函數(shù)上,形成非線性調(diào)頻信號,調(diào)頻曲線接近于線性律和正弦律的疊加,呈傾斜的S形[12]

3)相位編碼脈沖

由脈間存在相位跳變的多個子脈沖連成的寬脈沖稱相位編碼脈沖。模糊函數(shù)的特性與脈沖數(shù)和相位跳變量有關(guān)。若把2π分成若干相等部分,使脈間相位跳變量為特定的M等分值,這種編碼稱為M進制相位編碼。二進制相位編碼脈沖的復(fù)包絡(luò)為

式中:TP為子脈沖寬度;nTP為編碼脈沖寬度;qn為相位碼(+1或?1)。

復(fù)包絡(luò)的頻譜為

巴克碼[19]、M序列碼[20]和L序列碼[21]是常見的三種二進制隨機序列碼。由于巴克碼的自關(guān)函數(shù)優(yōu)于M序列碼和L序列碼,工程中應(yīng)用較多。N個二進制相位編碼脈沖所形成的巴克碼,其自相關(guān)函數(shù)具有單位振幅峰值,而且具有高度為1/N的均勻旁瓣。已確定的巴克碼的碼元數(shù)為N=3,4,5,7,11,13。13位巴克碼的碼元為

圖4-4為13位巴克碼的復(fù)包絡(luò)示意圖和自相關(guān)函數(shù)。圖4-5為13位巴克碼信號的模糊圖。

圖4-4 13位巴克碼的復(fù)包絡(luò)示意圖和自相關(guān)函數(shù)

圖4-5 13位巴克碼信號的模糊圖

有關(guān)巴克碼信號的幾點討論:

——巴克碼是二相碼中相關(guān)性能較好的一種碼,可獲得的壓縮比等于碼長;

——巴克碼信號的局限性是最大碼長僅為13[22],采用組合巴克碼可以等效增加碼長,例如,在長度為N 的巴克碼的每個碼元內(nèi)編入長度為M 的巴克碼,從而得到長度為MN的組合巴克碼;

——巴克碼信號具有良好的自相關(guān)函數(shù),但并不意味著具有良好的模糊函數(shù),巴克碼的模糊圖偏離τ軸時,旁瓣電平顯著增大,當(dāng)系統(tǒng)的多普勒漂移較大時,采用巴克碼信號是不合適的。

應(yīng)該指出,隨機相位編碼信號具有圖釘型模糊函數(shù),是一種比較理想的雷達信號。在主動導(dǎo)引頭中,這種信號得到了應(yīng)用。為了獲得良好的自相關(guān)函數(shù),出現(xiàn)了一些多相隨機序列,或稱多相碼,如法蘭克多相碼[23],[24]、泰勒四相碼[25]等。類似于隨機相位編碼信號,隨機頻率編碼信號也具有圖釘型模糊函數(shù)。這種信號是將發(fā)射的長脈沖劃分為若干個子脈沖,子脈沖的頻率是隨機跳變的。在接收機中,隨機頻率編碼脈沖的回波信號經(jīng)相關(guān)處理獲得脈壓輸出。

4)相干脈沖序列

相干脈沖序列有均勻相干脈沖序列和脈間頻移編碼序列等形式,可產(chǎn)生釘板型或圖釘型模糊圖。

(1)均勻相參脈沖序列

如前所述,固定載頻相參脈沖序列、線性調(diào)頻脈沖序列等都屬于均勻相參脈沖序列。

(2)步進跳頻脈沖

步進跳頻脈沖(SFP)序列是一種脈間頻移編碼序列,它由N個子脈沖組成,每個脈沖的載頻均勻步進,其波形與載頻示意圖如圖4-6所示(脈沖內(nèi)部的波形細節(jié)未畫出),第n個子脈沖的載頻為f0+nfΔ,其中fΔ為步進頻率,n為0,1,2,3, …, (N?1)。

圖4-6 步進跳頻脈沖序列波形與載頻示意圖

步進跳頻脈沖序列的復(fù)包絡(luò)為

式中:N 為序列的脈沖個數(shù);Tr為脈沖重復(fù)周期;fΔ為頻率步進量;uct)為矩形脈沖,其表達式為

式中:TP為脈沖寬度。

步進跳頻脈沖序列的模糊函數(shù)為

其中,χcτ,fDuct)的模糊函數(shù),其表達式為

可見,χτ,fD)是由χcτ,fD)經(jīng)周期性時延、頻移后加權(quán)合成的,其時延周期為Tr。通常Tr?2TP,且當(dāng)|τ|≥TP時,χcτ,fD)=0,故步進跳頻脈沖序列的模糊函數(shù)在時頻平面上呈條帶狀分布,這些條帶平行于頻率軸,相鄰模糊帶不會重疊[26]。對N個步進跳頻脈沖序列做相參合成處理,合成脈沖寬度為T/N,分辨率比單個脈沖提高了N倍。

除了步進跳頻脈沖序列外,還有線性調(diào)頻步進脈沖序列等多種其他相干脈沖序列。

(3)隨機跳頻脈沖

隨機跳頻脈沖(HFP)序列是另一種脈間頻移編碼序列,它是一組載頻增量隨機跳變的脈沖,其復(fù)包絡(luò)為

式中:bnfΔ表示第n個脈沖的載頻增量;其余波形參數(shù)的含義與SFP信號相同。

B=(b0,b1,b2, …,bN?1),稱其為跳頻編碼序列。若bn=n,且n=0,1,2, …,N?1,

即載頻按固定步長跳變,則為常規(guī)步進跳頻脈沖序列。

可以證明[27], HEP序列的模糊函數(shù)的中心模糊區(qū)的表達式為

HFP序列的距離模糊函數(shù)和速度模糊函數(shù)分別為

HFP序列具有圖釘型模糊圖,提高了距離-多普勒二維聯(lián)合分辨力。

2.非相參脈沖信號

1)矩形包絡(luò)固定載頻非相參脈沖

非相參脈沖信號,它是矩形射頻脈沖在時域上按一定周期重復(fù)得到的,每個脈沖的初相可以相同,也可以不同。非相參脈沖信號的表達式為

信號的頻譜為

僅當(dāng)Tr=n/f0n為正整數(shù))時,±f0處才有譜線。當(dāng)Trn/f0時,±f0處不存在譜線。顯然,非相參脈沖信號不能用做多普勒測速系統(tǒng)的信息載體。

2)間斷連續(xù)波信號

在間斷照射半主動尋的系統(tǒng)中,信號形式為間斷連續(xù)波。間斷連續(xù)波信號是一種特殊形式的矩形包絡(luò)固定載頻非相參脈沖信號。

間斷照射半主動尋的系統(tǒng)照射器對某一目標的間斷照射信號如圖4-7所示。圖中,TI為照射期持續(xù)寬度,Tr為對某一目標的間斷照射周期。

圖4-7 間斷照射信號

間斷連續(xù)波信號的基本特征是Tr?TI。由于重復(fù)頻率fr=1/Tr較低,間斷連續(xù)波信號的譜線十分密集。即使采用相參脈沖信號,也不可能提取中心譜線并對其實施跟蹤。

間斷照射半主動尋的系統(tǒng)通常采用非相參脈沖串信號,當(dāng)脈寬較長,且周期遠大于脈寬時,頻譜主瓣寬度(2/TI)很窄,圖4-8是間斷照射信號頻譜示意圖。速度跟蹤系統(tǒng)可利用譜包絡(luò)的重心進行測速與跟蹤。

圖4-8 間斷照射信號頻譜示意圖

選擇間斷連續(xù)波信號的時域參數(shù)時,應(yīng)確保對多目標的有效照射。對n個目標的時分跟蹤與照射,可以采用等間隔均衡設(shè)計,也可以采用不等間隔的非均衡設(shè)計。等間隔均衡間斷連續(xù)波的時域波形如圖4-9所示。

圖4-9 等間隔均衡間斷連續(xù)波的時域波形

圖中,TI為照射持續(xù)期,制導(dǎo)站向目標發(fā)射時寬為TI的連續(xù)波信號。均衡設(shè)計時,對各目標的照射持續(xù)期相同。照射持續(xù)期后,便是跟蹤持續(xù)期TT,在此期間制導(dǎo)站跟蹤目標。在跟蹤持續(xù)期內(nèi),制導(dǎo)站發(fā)射脈沖串信號。若TT=TI,則對一個目標的照射周期為

式中:n為照射目標數(shù)。

對導(dǎo)引頭信息處理系統(tǒng)而言,要求間斷連續(xù)波的譜寬遠小于速度門寬度,即

通常可表達為

式中:τ為階躍信號通過速度門的暫態(tài)建立時間。

必須指出,盡管間斷連續(xù)波信號不屬于相參脈沖信號,但在每個脈沖持續(xù)期內(nèi),半主動導(dǎo)引頭仍可以借助直波實現(xiàn)相參處理。

3.連續(xù)波信號

在防空導(dǎo)彈半主動導(dǎo)引頭中,通常采用連續(xù)波信號[4]

1)無限長連續(xù)波信號

無限長連續(xù)波信號的表達式為

信號的頻譜為

式中:A為振幅;f0為載頻;δ為單位脈沖函數(shù)。

采用復(fù)解析表示時,頻譜可寫為

可見,無限長連續(xù)波信號為單譜線信號。

2)有限長連續(xù)波信號

工程中,無限長連續(xù)波信號是不存在的。考慮到信號處理系統(tǒng)的有限處理時間后,實際信號的時域長度總是有限的。有限長連續(xù)波信號是固定載頻矩形脈沖的特例。式(4-32)歸一化復(fù)數(shù)表達式表示的單個矩形包絡(luò)固定載頻脈沖可寫成實信號形式,即

式中:A為信號幅度;TP為信號的持續(xù)期;rect(t/TP)為矩形函數(shù)。

有限長連續(xù)波信號的頻譜為

sinc函數(shù)定義為

圖4-10為有限長連續(xù)波信號的波形與頻譜示意圖。當(dāng)信號的持續(xù)期較長時,頻譜主瓣寬度很小,可近似為單譜線信號。

圖4-10 有限長連續(xù)波信號的波形與頻譜示意圖

3)具有附加調(diào)制的連續(xù)波信號

在半主動尋的制導(dǎo)系統(tǒng)中,實際使用的連續(xù)波信號往往帶有附加調(diào)制。

(1)正弦調(diào)頻信號

設(shè)連續(xù)波信號頻率為f0,正弦調(diào)制信號頻率為fB,則正弦調(diào)頻連續(xù)波信號的瞬時頻率為

信號的時域表達式為

式中:mFM為調(diào)頻指數(shù),mFMfB/fB; ΔfB為最大頻偏。當(dāng)mFM?1時,為弱調(diào)制狀態(tài),則有

圖4-11為小調(diào)制指數(shù)正弦調(diào)頻信號的頻譜圖。

圖4-11 小調(diào)制指數(shù)正弦調(diào)頻信號的頻譜圖

考慮到信號的有限長度后,實際譜線將被展寬。

具有附加調(diào)制的連續(xù)波信號可用于制導(dǎo)站頻率識別,防止導(dǎo)引頭錯誤調(diào)諧。識別功能通常由導(dǎo)引頭直波接收機完成。

(2)正弦調(diào)幅波調(diào)頻信號

設(shè)調(diào)幅信號頻率為fC,該信號對頻率為fB的正弦信號調(diào)幅,用所得的調(diào)幅信號對頻率為f0的信號調(diào)頻,得到的瞬時頻率為

當(dāng)fB?fC時有

式中:mAM為調(diào)幅指數(shù)。當(dāng)mAM?1,mFM?1時,則有

正弦調(diào)幅波調(diào)頻信號的頻譜如圖4-12所示,共有七根譜線,f0±fB為調(diào)頻譜線,且各自伴有間隔為fC的調(diào)幅譜線。

圖4-12 正弦調(diào)幅波調(diào)頻信號的頻譜

正弦調(diào)幅波調(diào)頻信號具有測距功能。

(3)雙重調(diào)頻連續(xù)波信號

雙重調(diào)頻連續(xù)波信號中,同時存在兩種調(diào)制關(guān)系:一是頻率為fC的調(diào)制信號對載頻為f0的信號調(diào)頻;二是頻率為fC的調(diào)制信號對頻率為fB的信號調(diào)幅后,再用調(diào)幅信號對載頻為f0的信號調(diào)頻。雙重調(diào)頻連續(xù)波信號的瞬時頻率為

式中:ΔfCfC對f0調(diào)頻的峰值頻偏。當(dāng)fB?fC時,則有

式中:mFMCmFMB分別為fCfB的調(diào)頻指數(shù)。當(dāng)mFMC?1,mFMB?1,mAM?1時,則有

雙重調(diào)頻連續(xù)波信號的頻譜如圖4-13所示,共有九根譜線,f0±fCf0±fB為四根調(diào)頻譜線,f0±fB各自伴有間隔為fC的調(diào)幅譜線。

圖4-13 雙重調(diào)頻連續(xù)波信號的頻譜

雙重調(diào)頻信號使雷達導(dǎo)引頭不僅具有信號識別功能,還兼?zhèn)錅y距能力。

有限長連續(xù)波信號是固定載頻矩形脈沖信號的一種特殊形式,故其模糊函數(shù)與式(4-36)相同。具有附加調(diào)制的連續(xù)波信號,其模糊圖將出現(xiàn)分裂的主峰。

理論上,式(4-22)和式(4-23)包含了雷達發(fā)射信號和接收信號的全部內(nèi)涵:發(fā)射信號僅僅作為載體信號,不攜帶任何目標信息;回波信號攜帶了目標的位置、運動和其他特征信息。然而,有些技術(shù)文獻中往往把信號、雜波、干擾和噪聲的混為一談,比如把接收信號作為回波信號、雜波信號和干擾信號的總稱,又如把處理信號作為接收信號和內(nèi)部噪聲的總稱等,這些都是不合適的。

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