脉冲多普勒雷达发射机相位稳定性的探讨

　　摘要：最近几年以来，雷达发展较快，在民用以及军事领域,脉冲多普勒雷达得到广泛应用。基于发射机相位的稳定，本文对动目标检测进行了分析，对颤噪效应与射频激励源、时间抖动与电磁感应辐射进行了探讨，本人能力有限，希望能帮助到相关人士。

　　引言：对于脉冲多普勒雷达原理来讲，主要基于多普频移，针对于杂波背景，从中将有用信号检测出来，通过单根谱线滤波，将运动目标的速度以及距离检测出来。脉冲多普勒雷达是新型雷达体制，基于动目标显示雷达得以发展。

　　1.动目标检测

　　对于动目标检测而言，主要基于多普勒滤波器，来对杂波进行抑制，能积累较多的回波信号，在噪声或者杂波背景下，针对于运动目标，能提高雷达的检测能力，而且在一定程度上，也能提高系统信噪比。因为存在多普勒效应，在频谱上，导致回波信号发生偏移，与运动目标偏移相比而言，在频谱上，杂波信号偏移较大因此对于动目标检测而言，主要基于频率，来区分运动目标以及杂波，在此基础上，可实现对杂波的抑制，进而能对目标进行检测。对于动态检测而言，主要基于多普勒维，来处理回波信号，需使用到较多的普勒滤波器，在滤波器组中，通过窄带滤波器，对于多普勒速度目标，可将其区分出来。对于目标的检测，工程中通常采取两种方法，一是采用FIR 滤波器，二是借助于FFT 变换。对于动目标的检测，本文主要介绍FFT 变换的方式。

　　在正式检测之前，在DSP 中，为提升雷达检测能力，避免受到滤波器旁瓣的干扰，针对于回波数据，需做好开窗处理。为提高运算效率，降低算法运行时间，对于汉明窗系数，可以常数形式，将这些系数储存于内存，当程序处于运行状态时，可直接读取汉明窗系数；对于FFT 变换而言，在系统进行初始化时，需将相关系数进行储存，比如蝶形因子系数，之后通过算法，来对这些系数进行读取；执行动目标检测算法，加窗处理数据，在完成加窗处理环节之后，采用FFT 方式，来对数据进行转换，随后针对于整个矩阵，开展转置操作。在DSP 中，检测算法的流程如图1 所示，以下为具体流程：系统初始化，在其中包含多种初始化，比如窗系数初始化、 EDMA 初始化以及中断初始化等；通过EDMA，来对前方数据进行输送，同时触发中断，在对数据进行传输时，达到了转置数据操作的目的，而且缩短了核心处理时间；进行FFT 变换，并对多普勒维进行加窗，在多个脉冲中，针对于距离单元一样的数据，将这些数据进行提取，在完成加窗处理环节时，进行FFT 变化；对全部距离维的数据进行判定，判定是否完成了处理，若未进行处理，需返回上一步进行处理；若完成了处理，将处理结果进行转置，同时将数据进行储存。

　　2.颤噪效应与射频激励源

　　通常情况下，在可能的颤噪源中，主要包含两种，一种是风扇，另一种是冷却泵或者别的振动源。对于前者来讲，通过风扇调制之后，可促使射频漏功率进到输入端，同时在输出端，可促使边带电平的形成，进而产生发射杂波，而且该发射杂波是有害的。通常情况下，为对边带电平进行降低，可参考以下内容。在对结构进行设计的过程中，要合理布置风扇位置；对于传输线接头，需采取屏蔽措施，对于微波管阴极引线，需采取隔离措施，尽可能将漏功率降低到可接受的范围。对于后者而言，在晶振倍频链影响中，此振动源的影响较大。针对于放大链来讲，若波导元件存在松动的情况，或者支撑结构不够稳定（主要针对于电子枪元件）时，再加上振动较为剧烈，在此情况下，在电子流中，或者在射频信号中，将会产生噪声调制。

　　针对于脉冲多普勒雷达，对其发射机放大链而言，在进行激励的过程中，主要由稳定度较高的频综来完成。对于频综给出的激励功率而言，大概介于几毫瓦至数百毫瓦之间，而且可输出相应的噪声以及信号，比如调相与调幅噪声，以及虚拟信号。针对于微波管工作，当其靠近于饱和区时，调幅噪声能得到部分降低，该噪声源于激励器，然而对于调相噪声而言，并不受到影响，不会出现降低的趋势。针对于输出端噪声电平，其与频综噪声电平息息相关。为确保系统能满足相位噪声要求，需对激励源输出的多种电平进行限制，比如调相与调幅噪声电平，以及虚假信号电平等。针对于射频激励源，对其输出的噪声电平（调幅以及调相），应当小于1 赫兹以及1 兆赫兹，对于虚假信号而言，应当低于120dBc。

　　3.时间抖动与电磁感应辐射

　　针对于发射机微波管，对于射频的调制，通常由重复频率较高的调制器来完成。在脉冲波形发生改变的情况下，在脉冲频谱中，会导致新的频率分量被注入，在发射杂波行列中，会融入新的频率分量，进而可对相位噪声造成影响，该相位噪声源于发射信号。对于脉冲参数的变化，需对其进行有效控制。针对于脉冲多普勒雷达，在对脉幅调制进行分析的过程中，更加注重对相邻脉冲波动的分析。基于时间抖动，将注入的频率分量，称之为时间调制边带。对于脉冲时间调制而言，可将其划分为两种，一种是脉位调制，另一种是脉幅调制。这两种调制是同时存在的，所以在测量过程中，以及实际工作中，不易区分这两种调制。

　　在噪声以及电源纹波方面，PD 雷达有着较高的要求，通常情况下，要求量级处于10-5至10-6之间。在感应电压形成方面，相比于噪声以及纹波而言，变压器漏感要大很多倍，在有的情况，甚至高于几个数量级。此外，电磁辐射同样会形成一定的干扰，所以针对于电磁干扰源，需执行相应的屏蔽措施。针对于交流灯丝，通过其交变磁场，可实现对电子速度的调制，进而会促使调制边带电平的形成，而且是相当大的，最终产生发射杂波，这种发射杂波是有害的。在脉冲多普勒雷达中，针对于不同级别的微波管，应具备直流灯丝电源，并确保具备较好的滤波特性，或者借助于逆变电源，来进行供电，同时针对于脉冲与逆变频率，确保这两种频率的一致。

　　结论：通过以上的分析可以得知，为确保系统能满足相位噪声要求，需对激励源输出的电平进行限制；对于不同级别的微波管，应具备直流灯丝电源，并保证具备较好的滤波特性；在对结构进行设计时，合理布置风扇位置，有助于降低边带电平。在正式检测之前，在DSP 中，为提升雷达检测能力，避免受到滤波器旁瓣的干扰，针对于回波数据，需做好开窗处理。

　　参考文献：

　　[1]何明亮.一种基于脉冲多普勒雷达信号包络调制的干扰方法[J].通信技术,2020,53(03):754-762.

　　[2]李晓林,徐新庭.脉冲多普勒火控雷达系统接收通道噪声系数分析[J].数字通信世界,2020(03):97+130.