PRC-CW雷达地杂波相关特性分析

本文分析了在低俯视角情形时地杂波要引起雷达回波信号展宽的事实，对于伪码调相连续波雷达来讲，某一时刻的回波信号将是此前一段时间内展宽的回波在此时刻的迭加，提出了计算伪码调相连续波雷达回波信号的迭加方法，在以往对地杂波特性研究结果的基础上，同时考虑不同分辨单元间在空间和时间上的相关性质，研究该体制雷达地杂波回波信号的时间相关特性，并进行了计算机模拟，结果表明，与脉冲雷达相比，其地杂波的时间相关性将增强.
　　关键词:伪码调相连续波雷达；地杂波；相关特性

Correlation Characteristics Analysis of Land Clutter for PRC-CW Radar

CAO Zhi-guo　ZHANG Zhi-yong
(Institute for Pattern Recognition and AI,HUST,Wuhan 430074,China)
ZHANG Tian-xu
(State Key Lab.for Image Processing and Intelligent Control,Wuhan 430074,China)
YUAN Ting　WANG Ke-yu
(Shanghai Electronic Communication Equipment Institute,Shanghai 200081,China)

　　Abstract:It is pointed out that the land clutter,when the radar grazing angle is low,will cause the time spread of radar echo signal,For the pseudo-random code continuous wave (PRC-CW) radar,the echo signal at a specified moment will be the superposition of some spread echo signals in a period of time before this specified moment.A superposition algorithm was proposed to calculated the PRC-CW radar signal.Based on the former results on the characteristics of land clutter,and considering temporal and spatial correlation characteristics between defferent resolution cells,the temporal correlation characteristics of the echo signal of land clutter for the PRC-CW radar are investigated with simulation method.The results indicate that the echo signal of land clutter for PRC-CW radar is more correlated than that for pulse radar.
　　Key words:PRC-CW radar;land clutter;correlation characteristics

一、引　　言
　　随着现代微波固态器件的发展，使得具有较低截获概率、在杂波环境下具有良好的检测能力和有利于反隐身的伪码调相连续波(PRC-CW)雷达，在目标检测、跟踪、制导等方面的实际应用成为可能［1］.但PRC-CW雷达发射的是一种连续波形，因此，在远距离，低俯视角情况下，雷达波照射到地物表面上时，码元回波要产生重叠，其地杂波特性与脉冲雷达体制下的将有所不同.虽然，文献［2］在研究脉冲雷达对于粗糙表面的电磁波散射特性时，应用回波叠加的模型来研究地杂波的概率密度分布特性，但是，它的前提是认为各叠加矢量之间是相互独立的，这与PRC-CW雷达的工作情形不一样，因为PRC-CW雷达各码元回波之间显然是有一定的相关性的，所以，不能够直接应用脉冲雷达体制下地杂波特性的研究结果.为了在设计和使用PRC-CW雷达时，最大限度地发挥其作战效能，必须针对其特殊性来研究目标特性和环境特性，但是，这方面的研究与测试结果在国内外却尚未见公开报道，因此，本文通过理论建模和计算机模拟的方法，来研究PRC-CW雷达的地杂波相关特性.

二、地杂波信号模型及其模拟
　　图1中R为探测距离，θφ为天线垂直波束宽度，φ为波束俯角，τ0为波束前沿与后沿的时差，若τe=(2Rθφctgφ)/c为一个码元回波的时间长度，则当τe＞τ0时，码元回波展宽，回波信号的码元之间会产生重叠，迭加的个数为Q，Q=［τe/τ0］,“［.］”表示上取整，即某一时刻的回波信号将是此前一段时间内Q个展宽的回波在此时刻的迭加.这样，可以把整个雷达波束分成Q个子波束，见图2，每个子波束对地面的距离与俯视角分别为Rq和φq.θq为第q个子波束回波信号的相位，它在(0，2π)间服从均匀分布.Aq是第q个子波束回波信号的幅度，则实际雷达接收到的每个码元信号复振幅是Q个码元回波信号空间矢量迭加的结果：

　(1)

式中，Vg(t)为实际接收的码元信号复包络，X(t)、Y(t)分别为Vg(t)的同相分量和正交分量，rq为权因子，根据图2所示的雷达波束几何模型，得：

rq=(R0/Rq)3/2cos1/2φ0/cos1/2φq　(2)

式中，R0和φ0为第一个子波束对地面的距离和俯视角.