基于复合调频的模糊距离外回波信号抑制方法及探测器与流程

本发明涉及雷达测距，尤其涉及一种基于复合调频的模糊距离外回波信号抑制方法及探测器。

背景技术：

1、三角波/锯齿波线性调频探测器的模糊距离较小，通常为预定高度r0的10～20倍。正常工作条件下，模糊距离以外的回波功率都较小，不会导致探测器误动作。

2、但是，在干扰条件下，远距离的强无源干扰(如大口径角反射器)其回波信号强度仍然可能超过探测器的检测门限导致提早作用。在有源干扰情形，干扰机与探测器距离为数百米，加上射频存储转发式干扰时延，干扰信号总是模拟模糊距离外的回波信号实施欺骗或压制干扰。因此，增大探测器模糊距离对于提高探测器抗干扰性能具有重要意义。

3、目前采用多重频解距离模糊方法可以抑制模糊距离外无源干扰，但对于drfm干扰信号中同时存在多重延时干扰信号难以抑制，并且该方法需要进行至少两次以上测距，处理时延较大。采用伪码复合调制可有效增大模糊距离，但是硬件电路复杂，需要进行相关处理，运算量大，硬件要求高，处理时间长。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种基于复合调频的模糊距离外回波信号抑制方法及探测器，采用在调频波形(三角波/锯齿波)上叠加低频正弦信号，可以利用模糊距离外回波产生的中频信号包络特征抑制远距离回波或干扰信号，同时不影响模糊距离内定距回波信号的检测，只需对线性调频探测器硬件和信号处理算法进行微小修改。该抑制方法几乎不增加处理时延，具有不增加硬件资源、简单可靠的优点，且时延大的回波和多延时并行干扰信号抑制可靠性更高，能够有效提高抗模糊距离外无源和有源干扰能力。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于复合调频的模糊距离外回波信号抑制方法，应用于线性调频探测器，所述方法包括：

4、线性调频探测器的调制电路根据时钟信号产生原始调制信号，所述原始调制信号包括锯齿波或三角波信号；

5、通过分频器将时钟信号进行多次分频，产生周期远大于原重复周期的方波信号；再通过rc低通滤波电路提取出所述方波信号中基波分量的低频正弦信号；

6、将所述原始调制信号与低频正弦信号求和叠加得到复合调制信号，并驱动压控振荡器产生频率与所述复合调制信号有确定函数关系的射频信号，从而抑制线性调频探测器在模糊距离外的回波信号。

7、进一步地，所述压控振荡器输出的射频信号通过发射天线向外辐射，当回波信号传输至线性调频探测器后，通过接收天线引入一次混频器进行混频，其中本振信号为压控振荡器输出的射频信号；将一次混频器输出的中频信号再与时钟信号进行二次混频，解调后的信号通过模数转换器与数字信号处理器进行处理后输出指令信号。

8、进一步地，所述解调后的信号通过模数转换器与数字信号处理器进行处理后输出指令信号，包括：中频信号通过模数转换器采样转换成数字信号，其中采样率fsam应高于两倍的最高多普勒频率，采样长度n应足够大使得频率分辨率fsam/n小于等于典型多普勒带宽，并且采样及处理总时间须满足实时性要求；采样得到的数字信号送入数字信号处理器进行处理：通过快速傅里叶变换得到频域功率谱，再进行频域恒虚警检测；如果没检测到信号，则舍弃掉本段样本重新进行快速傅里叶变换与频域恒虚警检测；如果检测到信号则进一步提取多普勒中频频率，再判决是否在预定范围内，如果不在频率范围内，则重新进行快速傅里叶变换与频域恒虚警检测；如果在预定范围内，则发出指令。

9、进一步地，为避免预定高度r0内回波的多普勒信号受正弦波调制的干扰，调制参数应满足：

10、

11、其中，β为正弦波调频系数；正弦波角频率ω＝2πfs，fs为正弦波频率；τ0为时间延迟。

12、进一步地，正弦波频率fs应大于多普勒信号带宽，以区别于多普勒信号特征，调制参数应满足：

13、

14、其中，正弦波角频率ω＝2πfs；fdmax为多普勒信号频率最大值；为多普勒信号相对带宽，δr为距离分辨率，r0为预定高度。

15、进一步地，为使第一个模糊距离上回波对应的中频信号具有明显的调制边带以便信号处理抑制，调制参数应满足：

16、βωt≥2

17、其中，β为正弦波调频系数；正弦波角频率ω＝2πfs，fs为正弦波频率；t为原始调制信号的周期。

18、一种基于复合调频的线性调频探测器，包括：

19、调制电路，被配置为根据时钟信号产生原始调制信号，所述原始调制信号包括锯齿波或三角波信号；

20、分频器，被配置为将时钟信号进行多次分频，产生周期远大于原重复周期的方波信号；

21、rc低通滤波电路，被配置为提取出所述方波信号中基波分量的低频正弦信号，将所述原始调制信号与低频正弦信号求和叠加得到复合调制信号；

22、压控振荡器，被配置为产生频率与所述复合调制信号有确定函数关系的射频信号，从而抑制线性调频探测器在模糊距离外的回波信号。

23、进一步地，所述压控振荡器输出的射频信号通过发射天线向外辐射，当回波信号传输至线性调频探测器后，通过接收天线引入一次混频器进行混频，其中本振信号为压控振荡器输出的射频信号；将一次混频器输出的中频信号再与时钟信号进行二次混频，解调后的信号通过模数转换器与数字信号处理器进行处理后输出指令信号。

24、进一步地，所述解调后的信号通过模数转换器与数字信号处理器进行处理后输出指令信号，包括：中频信号通过模数转换器采样转换成数字信号，其中采样率fsam应高于两倍的最高多普勒频率，采样长度n应足够大使得频率分辨率fsam/n小于等于典型多普勒带宽，并且采样及处理总时间须满足实时性要求；采样得到的数字信号送入数字信号处理器进行处理：通过快速傅里叶变换得到频域功率谱，再进行频域恒虚警检测；如果没检测到信号，则舍弃掉本段样本重新进行快速傅里叶变换与频域恒虚警检测；如果检测到信号则进一步提取多普勒中频频率，再判决是否在预定范围内，如果不在频率范围内，则重新进行快速傅里叶变换与频域恒虚警检测；如果在预定范围内，则发出指令。

25、进一步地，为避免预定高度r0内回波的多普勒信号受正弦波调制的干扰，调制参数应满足：

26、

27、其中，β为正弦波调频系数；正弦波角频率ω＝2πfs，fs为正弦波频率；τ0为时间延迟。

28、进一步地，正弦波频率fs应大于多普勒信号带宽，以区别于多普勒信号特征，调制参数应满足：

29、

30、其中，正弦波角频率ω＝2πfs；fdmax为多普勒信号频率最大值；为多普勒信号相对带宽，δr为距离分辨率，r0为预定高度。

31、进一步地，为使第一个模糊距离上回波对应的中频信号具有明显的调制边带以便信号处理抑制，调制参数应满足：

32、βωt≥2

33、其中，β为正弦波调频系数；正弦波角频率ω＝2πfs，fs为正弦波频率；t为原始调制信号的周期。

34、本发明的有益效果在于：

35、1、本发明采用在调频波形(三角波/锯齿波)上叠加低频正弦信号，利用模糊距离外回波产生的中频信号包络在原周期内同频同相的基础上叠加了较大的附加频偏的特征，其显著频偏使得远距离回波或干扰产生的信号超出滤波器通带而被有效抑制；同时因同周期内目标回波信号和发射信号时延较较小，从而附加的频偏不明显，基本不影响滤波器的频响，因此不影响模糊距离内定距回波信号的检测。

36、2、本发明仅对线性调频探测器硬件添加了电容、电阻形成的附加调制电路，信号处理算法进行微小修改，抑制算法高效，几乎不增加处理时延，具有硬件资源成本低廉、简单可靠的优点，且对时延大的回波和多延时并行干扰信号抑制可靠性更高，能够有效提高抗模糊距离外无源和有源干扰能力。