一種自動識別噪聲調頻信號的方法

1 噪聲調頻信號功率譜檢測原理
噪聲調頻干擾信號最常見的是射頻振蕩的頻率與調制噪聲電壓ξ(t)成線性關系，為了方便把噪聲調頻，信號的時域如式(1)

設調制噪聲電壓ξ(t)是高斯噪聲，其幅度概率密度分布為高斯函數

由于噪聲調頻干擾的角頻率與ξ(t)呈線性關系，故瞬時角頻率或角頻偏的概率密度也應為高斯分布，其均方根的值為

式（6）中的積分只有在mfe》1和mfe《1時才能近似求解。

當mfe》1可以得到噪聲調頻信號的干擾帶寬（半功率帶寬）為

對于噪聲調頻信號，由于信號的隨機性很強，很難在使用相關的辦法對這類噪聲調制的信號進行檢測，所以常用的瞬時相關、時頻分布等檢測方法對其無效。但是由于接收系統在設計時，其系統的熱噪聲相對比較穩定，所以其熱噪聲功率譜也是相對穩定的。當由調頻干擾信號進入接收機時，根據式(6)，其功率譜在干擾頻帶[f0一△fj／2，f0+△fj／2]內會比無調頻干擾信號時在能量上有明顯的提高，根據這一特征，可以檢測出干擾信號。并相應的確定帶寬和中心頻率，如圖l所示。

圖1中噪聲調頻信號的中心頻率4．3 GHz，每伏調制為1 GHz／V，時長10 ms，為了提高檢測帶寬按單次時長100 ns做4 096采樣，循環10 000次累積處理。在實用的條件下一般會至少做到幾十毫秒的時長來進行累計。產生的白噪聲調制信號首先經過256階的帶通濾波器，用來給生成的白噪聲濾波進行色化處理，通帶為4．29～4．31 GHz，所以視頻調頻帶寬20 MHz。經過濾波后的隨機數帶入到式(1)，得到噪聲調頻信號，然后計算功率譜，結果如圖1(a)所示。從圖1(a)中可以看到在40 GHz的檢測帶寬中，信號的能量主要集中在4．3 GHz左右。圖1(b)為中心頻率處放大圖形，可以看出干擾信號的3 dB帶寬(即歸一化能量的0．707左右處)為0．18 GHz，10 dB帶寬(歸一化能量0．3左右處)為0．37 GHz。
當白噪聲累加到調頻干擾后在得到的功率譜，如圖2所示。

從圖2中可以看出在SNR=一10 dB情況下，可以檢測處噪聲調頻干擾信號，且在中心頻率處的能量有所衰減。由于考慮仿真速度的需要此處所取時長較短，如果加長時間的積累，即相當于增加了能量的積累，得到的檢測靈敏度會更高。對于檢測門限的設定，是在實際應用中關心的問題。這里簡述兩種參考門限的確定方法。第一，對于系統的熱噪聲是在設計時所確定的固有性質，相對外界環境要穩定的多，在設置門限時可以考慮當切斷外來所有的信號輸入，得到的機內熱噪聲的功率均值數作為參考門限，這樣的好處是確保此時噪聲純凈，缺點是沒有考慮環境噪聲的存在，從而出現虛警的概率增加，這也是文中使用的方法；第二，是在偵察天線沒有對準干擾源的情況下，得到內外混合噪聲的各個頻點的功率均值作為參考門限，其優點是能夠真實的反映實際情況，但是如果此時有其它發射機信號的輸入，則檢測出現漏警的概率會大大增加。