线性调频连续波雷达的信号处理研究
摘要：连续波雷达作为发射信号的重要媒介在军事方面得到广泛的应用，但由于雷达与接收机的性能相关性，连续波雷达在研究与运用中还仍有所限制。文章首先对线性调频连续波雷达信号的特性进行了阐述，主要介绍了线性调频连续波雷达的 MTI 的基本原理，对于线性调频连续波雷达的信号基于算法的测角技术做出了研究与说明。
关键词：连续波雷达；线性调频；基本原理；分析与研究中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）10-0040-01.
1 概述
连续波雷达的发射信号是连续波信号，以连续波信号的形式进行物体目标的具体位置与速度信息的获取，是一种便捷实用的雷达体制。这种雷达体制长期应用于军事方面，具有悠久的运行历史。但是由于连续波雷达自身体制特点，决定了它不能在发射信号期间关闭接收机，连续波雷达收集与发射之间不能进行很好的隔离，对线性调频连续波雷达的信号的发射功率造成了很大的影响，导致连续波雷达的作用距离产生限制，阻碍了科学人员对连续波雷达的进一步研究。然而线性调频连续波雷达的 MTI技术的提出为线性调频连续波雷达的信号的发展与广泛应用奠定了基础。
2 线性调频连续波雷达发射信号
连续波雷达从调制性质上可以分为调制连续波以及简单未调制连续波两种，对于未调制连续波雷达，一般使用频率调制进行目标距离数据的收集，在测量功能上有所限制，而经过调制的线性频率调制连续波的功能就相对强大一些，运用更加广泛，用过数字信号处理器进行距离信息的精确采集，没有受到测量功能的限制，利用线性频率调制连续波通常是测量合适的选择。连续波雷达在很多性能上都有充分的优势，比如线性调频连续波信号与各类固态发射机能保持较高的匹配度与兼容性，能够和各种类型的发射机联合运作；线性调频连续波在波形上具有很高的准确性与合理性，减少了波形复杂变化对于研究人员的干扰；同时连续波优良的距离分辨力，即使在地形复杂的区域也能准确分辨与反馈距离信息。
线性调频连续波信号为线性调频连续波雷达所发射，发射周期一般都分为上扫频段和下扫频段，时宽通常远远大于作用距离相应的回波延时[1]，因此这种特性，可以为线性调频连续波信号的距离提供高分辨率与高准确性，每一扫频段的回波信号进行处理之后就可以得到差拍信号，谱分析之后就可以得到很小的带宽，有助于雷达发射信号的处理。
3 线性调频连续波雷达的 MTI 的基本原理
线性调频连续波雷达发射信号通过发射信号频率的改变可以实现目标距离的获得，一般是利用收信号和发射信号频率差的方式进行计算。根据差拍可以进一步测量目标距离以及径向速度。连续波雷达发射信号的发射信号与回波信号会随着时间的变化而变化，利用合适的信号处理方法进行调频连续波雷达的测试往往可以得到高分辨率的距离与速度信息。
常用的方法有线性调频连续波雷达动目标显示、动目标检测，以及虚警检测和提高测距精度的算法[2]。
脉冲雷达中目标的多普勒效应应用比较广泛，对于运动目标常利用相邻周期回波对消技术进行 MTI 实现，但 MTI 中 线性调频连续波信号模块的研究与发表屈指可数。线性调频连续波雷达信号的调制可以利用静止目标进行差拍信号的计算，得出受到调制信号的幅度与特性，包括运动目标本身的特性以及与线性调频连续波相关的特性，利用这些特性就可以实现线性调频连续波雷达的 MTI。
研究得出移动与固定的目标的差拍信号在不同的频域上具有独特的特点，利用前后一周期的差拍信号就可以进行对消技术的实施，基础性理论上多普勒频率调制会影响差拍信号的频域，对于移动目标，我们可以采用基于频域对消的技术实现线性调频连续波雷达的 MTI。对于同一运动目标，在完全相同的线性调频连续波雷达发射信号的影响下，所产生的差拍信号都会产生余弦包络的现象，并随着时间的变化呈现规律的变化并产生频谱峰值，而固定目标差拍信号就不会产生频谱峰值。我们可以根据现有的脉冲雷达 MTI 研究理论，对线性调频连续波雷达进行相同的对消技术处理，即采用前后周期的差拍信号频谱计算法进行连续波雷达的 MTI 实现。
4 基于算法的测角技术
算法具有测向分辨率高、抗噪声性能突出、可轻松识别多径信号的特点。
基于算法的测向的原理可分为振幅法与相位法。振幅法测向比较容易实现，测向精度较低，常用圆锥扫描的方式进行连续波的测定。而相位法的技术较为复杂，测向精度较高，利用相位干涉原理进行方向的推算。通常情况下需要多个信道的分别处理，再通过相位差的计算得到测量结果。但由于相位不容易准确测定，并且很可能受信号频率的影响，因此测量范围有限。
近年来，空间谱估计的利用为方位角估计提供了新的途径，空间谱估计比相位干涉仪更加模式化、科学化，是通过天线阵列实现超分辨测向的测量体制。天线各种阵元能检测到数据与参数性能，利用基础科学理论与数学统计法运算，得到波的空间位置与能量分布，还可以利用连续波的噪声估算到各种方位角的参数，进一步确定波的具体方位角，这种方法具有很高的灵敏度与准确性，是即科学又典型的测角技术。随着连续波雷达信号处理技术与硬件方面的完善，在目标测距测速等方面展示了其良好的性能，为线性调频连续波雷达在军事上的广泛应用提供了思路与依据。
参考文献：
[1] 包敏.线性调频连续波雷达信号处理技术研究与硬件实现[D].西安电子科技大学,2009.
[2] 赵霞. 三毫米线性调频连续波雷达信号处理技术的研究[D].南京理工大学,2004.
