第3章雷达信号波形与重复间隔
3.1本章引言
本章从主动雷达的角度，对雷达信号的波形以及脉冲重复规律进行深入的介绍，它们是进行雷达侦察信号分析与处理的必要基础。本章首先对现代雷达常见的信号波形进行了分析，从频谱、时频图等特征入手，对信号的脉内调制特征进行分析； 在此基础上，介绍了现代雷达常见的脉冲重复间隔变化规律。
3.2雷达信号波形
3.2.1雷达信号模糊函数
在对雷达信号波形进行设计时，不仅需要考虑信号的低截获特性，还需要考虑信号本身所具有的分辨率、探测精度等问题，而模糊函数正是对雷达信号进行分析研究和波形设计的一个有效工具，模糊函数定义为信号复包络的时间频率复合自相关函数，以χ(τ,fd)表示，即：
χ(τ,fd)=∫∞-∞u(t)u*(t+τ)ej2πfdtdt（31）
式中，τ为回波延迟，fd为多普勒频移。根据模糊函数绘制的三维图称为模糊图，理想的模糊图是一个在原点处的冲激函数，表示只有当两个目标完全重合并且速度一致时，才无法分辨。所以，在实际的波形设计中，期望在原点处获得高的尖峰，以获得高的速度和距离分辨率。除原点尖峰外，模糊图还有可能在其他地方出现尖峰，因此模糊函数可以说明信号的混淆情况。在原点附近，等强度的轮廓线是一个区域，区域的大小决定了目标观测的精度，因此希望模糊图尽可能尖锐，以提高探测精度。模糊函数还可以说明信号的抗干扰性能，当雷达的杂波区域图与信号模糊图重叠时，根据其相对位置关系判断该信号对该杂波是否具有良好的杂波抑制特性。
基于以上考虑，常用来作为雷达信号波形的信号有线性调频(LFM)信号、非线性调频(NLFM)信号、伪码调相(PSK)信号、频率编码(FSK)信号以及多种方式进行复合调制信号，如伪码线性调频信号、FSK/PSK信号等。
3.2.2典型雷达脉内信号
为了适应现代战争的需求，科研人员设计出了多种复杂的雷达波形和灵活多变的调制方式。常规脉内无调制的脉冲信号在当前电子战环境中所占的比重越来越小，复杂体制雷达辐射源迅速增加并逐渐占据主导地位，这给雷达辐射源信号侦察及后续的分选识别带来了新的挑战。脉内调制是雷达信号设计者为了实现某种特定的功能，人为在信号脉冲内部进行调制。由于信号发射设备峰值功率的限制，使得大的时宽和带宽不可兼得，从而导致雷达系统的测距精度、距离分辨率与测速精度、速度分辨率与作用距离之间存在不可调和的矛盾［1］。由模糊函数理论可知，对宽脉冲信号加入脉内调制能提供大的时间带宽积，可以有效解决这一矛盾。脉冲压缩雷达正是根据这一原理而设计的，因此脉压体制是现代雷达，特别是军用雷达广泛采用的一种体制，如美国的ACWAR雷达信号采用相位编码脉冲压缩形式，主要用来截获和跟踪目标； 意大利的PILOT雷达信号采用线性调频脉冲压缩形式，主要用于海上导航； 美国的SANCTUAY雷达信号采用相位编码脉冲压缩形式，主要利用双基地体制完成远程监视与跟踪； 美国休斯公司的AN/APQ181雷达信号采用脉冲编码压缩，主要装备在B2隐身轰炸机上。
雷达信号的脉内调制方式通常包括幅度调制、相位调制、频率调制以及混合调制等，如表31所示。由于雷达信号多为短脉冲制式，信号能量决定了其检测能力的大小，为充分利用雷达发射机的功率，一般不采用脉内幅度调制，而主要使用频率调制和相位调制，同时这两种体制也是具有大时间带宽积的脉冲压缩雷达主要的信号形式［2］。
表31常见的雷达辐射源信号脉内调制方式
调 制 方 式信 号 类 型信 号 描 述
频率调制
线性调频信号频率随时间呈线性变化
频率编码信号频率随时间呈阶梯状分布
非线性调频信号余弦调频
正切调频
反正切调频
双曲线调频
偶二次调频频率是时间的余弦函数
频率是时间的正切函数
频率是时间的反正切函数
频率是时间的双曲线函数
频率是时间的偶二次函数
V型调频信号频率随时间呈V型分布
线性步进频率编码频率随时间呈阶梯状分布
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