基于數(shù)字技術(shù)的雷達恒虛警電路設(shè)計與實現(xiàn)

0 引言
恒虛警率(constant False―alam Rate)簡稱CFAR，是雷達信號處理的重要組
成部分。雷達信號的檢測總是在干擾背景下進行的，這些干擾包括接收機內(nèi)部的熱噪聲，以及地物、雨雪、海浪等雜波干擾，還有敵人施放的有源和無源干擾。當雷達遭受干擾或接收機熱噪聲太強時，用顯示器觀察就會在畫面上出現(xiàn)很多亮斑，以至于不能發(fā)現(xiàn)真正的信號。為了解決這個問題，在雷達自動檢測系統(tǒng)中，要設(shè)置一定的門限。如果干擾電平增加，將大大增加虛警，使后面的計算機過載。本文介紹的是針對接收機內(nèi)部噪聲電平進行處理的恒虛警電路。接收機內(nèi)部噪聲是由于溫度、電源等因素而改變而產(chǎn)生的，其變化是緩慢的，因此這種處理是慢門限恒虛警處理。慢門限恒虛警電路分閉環(huán)式和開環(huán)式，本文主要介紹閉環(huán)式噪聲電平恒定電路的數(shù)字實現(xiàn)方法。

1 閉環(huán)和開環(huán)式噪聲電平恒定電路原理
雷達接收機檢波后噪聲電壓的概率密度函數(shù)服從于瑞利分布，云雨、海浪和地物雜波在檢波后的電壓概率密度分布也符合瑞利分布：根據(jù)瑞利分布計算出超過門限V2T的虛警率：式中V0=VT/σ，為相對門限電壓。當門限VT確定后，由于噪聲電平的變化，將明顯改變虛警率。噪聲電平恒定電路可以采用類似接收機自動增益控制電路的辦法。圖l為閉環(huán)式噪聲恒定電路原理框圖。由于雷達在工作時，接收機輸出除噪聲外還有信號和地物雜波登干擾，所以對噪聲的取樣應(yīng)在休止期(接近純噪聲區(qū))里進行，將噪聲取樣值檢波后送低通濾波器平滑，然后將平滑后的噪聲電壓送去控制中頻放大器增益。該電路可以有效地達到噪聲恒定。原理如下：由瑞利分布函數(shù)可知，如果引入新變數(shù)y=x/σ，則y的概率密度函數(shù)為：該式表明，變數(shù)y的概率分布與噪聲強度無關(guān)，如能將變量x歸一化為變量y，則噪聲強度變化時將保持輸出恒虛警。因此，必須設(shè)法檢測出噪聲x的均方差σ值，通過相應(yīng)的設(shè)備完成x和σ的相除，即可達到歸一化的結(jié)果。瑞利分布噪聲的平均值正比于檢波前高斯噪聲的均方差，即當時，統(tǒng)計平均值在閉環(huán)控制電路中，平滑濾波相當于對隨機變量取平均值，只要濾波器時常數(shù)足夠大，就可得到較滿意的結(jié)果，增益控制等效于取歸一化。噪聲恒定電路也可以做成開環(huán)，如圖2所示。該電路實現(xiàn)比較復(fù)雜，因為無論用模擬或數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)除法都比較困難。因此在開環(huán)式噪聲恒定電路中，常采用增加對數(shù)放大器和反對數(shù)電路，如圖3所示。

2 虛警率pfa與取樣值N的關(guān)系