基于二相码脉压雷达同频干扰抑制方法的研究

朱生睿 孙珏

（中国船舶重工集团公司第七二三研究所 江苏省扬州市 225001）

1 概述

现有传统的抗同频干扰虽被广泛应用，但也有着明显的缺陷，如需要多个周期比较，有一定的时延；在PRF 接近时类似同频同步干扰，回波和干扰出现叠加无法分辨回波和干扰；对目标的速度要求不能太快，需要外推算法否则距离单元的差异会导致误判等等。介于传统方法的同频异步干扰抑制方法，下面主要根据二相码脉压雷达的特点，结合编队中雷达调制信息的先验知识，研究两种针对性更强的抑制干扰算法。

2 基于类解扩的干扰抑制

编队雷达的同频异步干扰都是同型号己方设备的直达波，将其作为一种干扰的先验知识来构建抗干扰措施，有着很好的特征针对性。以相位编码雷达为例，不同雷达主要的调制区别在于编码序列和子脉冲脉宽，这种调制先验信息则是是非常容易获得的。

信号的扩频-解扩手段将本是能量集中的信号扩至频带内传播，接收后再处理将信号能量进行聚集。相位编码雷达的相位调制函数，可以看作是一种类似扩频的码字，将本来单一载频的窄脉冲进行扩频。利用类似于解扩的原理，对接收信号进行一定的处理，在频域解扩后窄带滤波实现干扰的识别抑制：

（1）由干扰先验知识构建对应调相函数，利用解扩频的方法，将干扰调相函数与接收信号相乘，使得接收信号中的对应干扰分量从大TB 积的编码信号转换为单一载频信号；

（2）获得解扩后的信号进行FFT 变换至频域，设计窄带滤波去除单频分量；

（3）滤波后信号通过IFFT 转换回时域，然后再乘以干扰调相函数，将回波信号在时域复原；

（4）若有多个干扰信号，继续获取干扰对应先验知识，重复前三步骤直到所有同频异步干扰都被抑制。

通过文献中修正傅里叶系数插值测频法[1]可以对干扰多普勒频率进行量化，对抑制过程中的滤波可以提高精度。

仿真分析，雷达回波和干扰都采用调相序列为127 位的伪随机的m 序列，回波码元宽度0.2μs，干扰码元宽度0.25μs，载频均是5MHz，SNR=5dB，20MHz 采样，干扰和信号比JSR=40dB。经过干扰调相码作为解扩码，再通过点频滤波剔除干扰，抑制后的效果从图1、图2 可以看出，主副比近22dB，很容易实现信号提取。

图1：未解扩抑制干扰脉压结果

图2：解扩抑制干扰脉压结果

3 基于自适应滤波的同频干扰对消

下面我们看一种适用更广泛的抗同频干扰方法，设有干扰J1、J2，根据已知的干扰先验信息，可以构建期望的干扰信号z(t)。图3表示了采用自适应对消法抑制干扰的原理，接收信号x(t)进入主通道待处理。根据干扰的个数构建对应的期望信号，期望信号通过自适应的滤波器输出，如此形成一个干扰信号的参考通道，参考通道的个数与干扰个数相同。参考通道的输出通过加法器叠加成一个期望信号y(t)，通过反馈的权值系数自适应滤波器使得y(t)为最小均方差的输出。最后通过与主通道相减实现对消。由于干扰期望信号和接收信号中的干扰只有能量和初相的区别，通过反馈系数调整自适应滤波权值，很快就能使得y(t)逼近于干扰信号J。

图3：自适应对消原理框图

自适应滤波的调整依据，是需要使输出信号的均方差最小。接收信号中的回波和干扰信号，与高斯白噪声均不相关，并且高斯白噪声E(n)=0，二相编码雷达的编码序列有着较好的正交性。将构建的期望信号y=w1z1+w2z2代入整理可得：E(v2)≈E(s2)+E[(J1+J2-y)2]+σ2。对应的自适应滤波器不断改变其权值，使得E(v2)取值最小，原回波信号s 不通过自适应滤波器，高斯噪声为常数，E(v2)的最小化。这种调整后使得y 在最小均方误差的情况下，接近原接收信号中的干扰分量，此时的输出v(t)相比于原接收信号已经完成了干扰的抑制。

仿真分析，雷达回波和干扰都采用调相序列为127 位的伪随机的m 序列，回波和干扰编码序列近似正交，时间上两个信号同时到达，有混叠在一起的部分。回波码元宽度0.5μs，SNR=10dB。干扰码元宽度分别为0.52μs 和0.55μs，干扰和信号比分别为JSR=36dB和JSR=38dB。载频均是5MHz，125MHz 采样。回波和2 个干扰的反馈系数分别为[1.1.0.0.1.0.1.1]、[1.1.1.1.0.1.1.1]、[1.0.0.1.1.1.0.1]，采用阶数5 的RLS 算法处理。

直接脉压处理结果如图4所示，自适应对消后脉压结果如图5所示。

图4：直接脉压处理结果

图5：自适应对消后脉压结果

回波和干扰在中频信号叠加后，直接进行匹配滤波脉压，由于干扰大功率的特征，无法对回波信号进行提取。采用自适应对消后的信号再进行匹配滤波，回波信号近似有10dB 信噪比，对干扰的抑制有明显效果。

4 结论

针对相位编码体制的雷达，本文研究的两种方法在获取干扰先验后可精确识别抑制同频干扰，尤其可以不依赖于干扰的异步特征，跟传统的抗同频异步干扰方法相比较，突破了对重频、脉宽、周期数等多个限制束缚，抑制效果更理想，单周期处理的方法相比较于多周期时效性更强。