高頻雷達抑制沖擊干擾的研究與實驗
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工作在高頻波段的超視距雷達如何抑制雷電、無線電通信等信號的沖擊干擾是目前國內外尚未解決的問題.本文首次揭示了這種干擾在雷達多普勒域存在的奇異性特征，并根據這種特征提出了在多普勒域檢測沖擊干擾的小波分析方法和高頻雷達抑制沖擊干擾的方案.現場實驗結果表明這種方法簡便有效.本文從理論上解決了在窄帶相關系統中檢測沖擊干擾的問題，工程上實現了高頻雷達對沖擊干擾的抑制，從而提高了這種雷達的生存能力.
關鍵詞:高頻雷達；多普勒信號；小波變換
An Approach and Experiment of Suppressing Burst Interference in High-Frequency Radar
QUAN Tai-fan,LI Jian-wei,YU Chang-jun,WANG Hui,MA Zi-long
(Research Institute of Electronics Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China)
Abstract:How to suppress the burst interference in HF(High Frequency) radar,caused by lightning and short wave communication,is an unsolved problem in the world.This paper for the first time reveals the singularity characteristic of burst interference showed in Doppler domain.According to this characteristic,an approach to detect the burst interference in Doppler domain using wavelet analyzing is presented and a scheme to depress the interference is given.Experiments of high frequency radar prove that this method is effective.This paper theoretically solves the problem of how to detect burst interference in narrow band system,and successively suppress this sort of interference in HF radar;thus enhances HF radar's surviving ability.
Key words:HF radar;Doppler signal;wavelet transform
一、引 言
高頻雷達(High Frequency Radar)主要應用于超視距目標的探測［1］，怎樣抑制雷電、無線電通信信號對它造成的沖擊干擾是一個受到廣泛關注的問題.沖擊干擾嚴重影響高頻雷達檢測信噪比，有時導致雷達不能正常工作.目前這個問題國內外尚未能解決.高頻雷達屬于窄帶相關系統，它的系統帶寬與信號帶寬基本一致，由于沖擊干擾信號在系統內部與回波信號占據同等的帶寬，所以頻譜分析方法不能將目標回波信號和沖擊干擾加以區分，更不能抑制這種干擾.眾所周知，小波變換理論是處理突變信號的有力工具，人們一直努力應用小波變換理論解決窄帶相關系統中的沖擊干擾問題，但是至今沒有取得重大進展.其主要原因在于沖擊干擾信號經過系統窄帶平滑后失去了時間上的突變性質，系統記錄的時域沖擊信號已不再有明顯的時域突變特征，因此用小波變換理論處理窄帶系統內的時域信號顯得毫無意義.窄帶系統接收的沖擊干擾是否真的失去了時間上的突變特征，如果沒有失去這種特征，怎樣利用小波變換理論進行檢測成為了一個懸而未決的問題.
本文的理論分析揭示了這個問題的答案.通過提取、分析信號的多普勒信息，可以發現沖擊干擾在信號的多普勒域仍然保留著明顯的奇異特性征，這一特征是目標回波所沒有的.根據沖擊干擾的這一特點，本文提出了利用小波分析技術在回波信號的多普勒域中檢測沖擊干擾的方法，解決了窄帶相關系統檢測沖擊干擾的問題，為高頻雷達抑制雷電等信號的沖擊干擾找到了理論依據，從而開辟了小波分析理論在窄帶相關系統中應用的新途徑.
二、沖擊干擾在高頻雷達多普勒域的奇異特征
高頻雷達是窄帶相關系統，采用距離門-多普勒信號處理方法.圖1給出雷達系統的簡單框圖.
圖1 高頻雷達系統的簡單框圖 距離R處以速度v沿徑向勻速運動的點目標P的回波信號表示為g(t)=f(t-τ0)ejωd(t-τ0).其中f(t)是雷達發射信號，
這一處理過程實際分為圖1表示的幾個步驟.點目標P的回波信號混頻后得到的基帶信號r(t)=s(t-τ0)ejωdt，s(t)=s(t-nTp)是發射信號的基帶信號，n是整數，Tp是基帶信號重復周期(掃頻周期).第n個基帶信號重復周期的距離處理公式是
當τ=τ0時，獲得xn(τ)的最大值
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是距離延遲，c是光速，
是多普勒角頻率，ωc=2πfc,fc是載頻.雷達信號處理的數學表達式是
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