雷达通信一体化共享信号技术探究

雷达通信一体化共享信号技术探究

顾苏,吕盼盼,倪磊,杨天慧

中国船舶集团有限公司第八研究院，江苏 南京 211106

摘要：雷达和通信虽然在软硬件的实现上存在差异，但工作原理、系统架构等方面存在很多相似之处，可以通过共享发射机、接收机和天线实现信息的采集获取、分析处理和交换传输。二者系统架构基本相同，采用相似的频率和信号调制，主要涉及计算机技术、数字信号处理、电磁场等学科和专业。基于二者的相似之处，可以研究雷达通信一体化共享信号技术。该技术可以满足资源共享的要求，也可以提升作战平台的性能，能够满足电子设备多功能一体化的需求，本文对该技术进行了阐述和分析。

关键词：雷达通信；一体化；共享信号

0引言

雷达通信一体化共享信号技术可以促进作战平台资源共享，充分发挥雷达设备的作用，为通信提供更多设备和技术支持。二者可以进行分离处理，两项功能并不会相互干扰。在该技术的应用下，作战平台的性能会提升。一体化的形式可以使系统更加可靠，不仅可以提高频谱资源的利用率，也可以减小电磁干扰，同时降低能耗，在提升性能的同时控制成本。不仅如此，雷达的目标信息和通信信息可以同步实时传输，从而实现雷达对目标的组网探测。

1 雷达增加通信功能的可行性

从运行原理的角度分析，雷达和通信系统都是以电磁波信号实现各自的功能，所以系统架构存在较大的重叠性。要实现雷达通信一体化，可以从共享发射机、共享接收机、共享天线等多个方面入手，发挥雷达的性能优势，有效提升通信效果。

1.1共享发射机

警戒雷达有很高的发射功率，如果在通信中使用，可以大幅度提升通信距离，也能强化系统的抗干扰性能。在这种共享模式基础上，根据雷达发射信号的大要求调制数据信息，将其上传到接收站中[1]。如果是单脉冲警戒雷达，则要满足该功能要求，就要在天线波束转到通信站的过程中，将雷达功能和通信功能进行分时工作，在时间上开辟通信子区，这样会降低该区域的探测数据率，也会出现一定的雷达“盲区”。所以，共享雷达发射机的过程中，在有限的通信子区中增加雷达脉冲重复频率是主要问题，为了提升限度，需要调节发射电路。

1.2共享接收机

从理论角度分析，共享雷达接收机容易实现，雷达接收机的带宽、增益、动态、噪声系数等都能满足通信的需求。随着电子技术的发展，接收机完全有能力实现雷达信号和通信信号的同时处理。对通信信号处理之后就可以达到要求的技术指标，进而实现共享，使接收机设备可以用于通信。为了避免出现信号传输混乱的情况，需要采用时分制将雷达和通信划分开。

1.3共享天线

雷达天线具有很强的方向性，可以提升通信的保密效果。警戒雷达天线的水平波瓣宽度相对较大，可以为数据通信提供保障。采用这种共享方式，天线带宽会对通信频率产生影响，如果超过带宽，则方向图质量会受到影响，性能也会随之下降，影响通信效果。所以，需要合理设计天线，保障上行和下行频率符合要求。

2 雷达通信一体化共享信号技术分析

2.1多载波CHirp共享信号技术

在雷达中，线性调频信号的应用比较广泛，通常采用脉冲的方式对信号进行压缩，测距、测速性能较好。因为单路Chirp信号低速率传输，为提升通信速率，可以采用多载波复用和线性调频两项技术，为避免数据传输影响雷达探测，可以设计专门的信号群，奇数路子载波信号在通信信息传输中应用，偶数则在雷达目标探测中应用[2]。为了使系统频带效率提升，可以增加相邻载波的准正交性。接收端通信采用相干调节的方式，经过处理之后，可以掌握目标距离，也能获取速度参数。Chirp信号的核心重点为准正交性的利用，以此提升频谱效率，可以有效避免因为信号频带重叠造成的干扰问题，相邻的Chirp信号在某种带宽中重叠率下可以实现正交。如果相邻子载波之间采用的调频率极性相反，在25%重叠率的情况下，信号互相关峰值和自相关峰值的比不超过-30dB，可以将准正交性带来的影响忽略不计。

2.2 OFDM共享信号波形技术

OFDM具有抗多径衰落的效果，应用性能较好，是一种高速数据通信技术。在雷达体制中应用该技术，可以构成较大的带宽信号，确保分辨率要求得到满足。该技术在雷达中应用，可以创新一体化信号共享的结合点，使二者可以更加紧密地结合在一起。通过对该信号进行加载，不仅可以探测目标，也可以进行数据通信。接收端采用消除通信信号随机性的方式来提升抗干扰能力。在该方法的应用下，通信速率明显提升，可以确保雷达信号的获取效率，也能提升处理效果。在接收前端，可以将载波幅度、相位信息提取出来，然后处理雷达信号并且解调通信数据。OFDM信号带宽模糊函数与图钉型接近，数据第四类模型函数，虽然有中心峰值但比较单一，在距离多普勒平面上分析。在中心峰值较为狭小的距离下，表示距离较长，多普勒分辨率较高，测量距离和速度有较高的精度，主旁瓣比约为15.4dB，根据模糊函数可以看出，该信号不仅可以保持良好的距离，也能确保多普勒分辨率特点，可以有效提升测速、测距的精度。在加载通信数据的过程中，将通信数据波形带来的影响消除，可以采用很多种方式方法。本文所述方法为，采用IDFT变换的方式获取目标距离和速度。循环前缀对应时间比时间延迟要大，则接收的信号可能产生循环位移的情况，匹配滤波处理之后，会出现相位旋转的结果，在处理好匹配滤波后，可以获得相位旋转的结论，但ISI并不算在内

[3]。所以，将射频载波和一体化信号回波进行混频处理，进而获取基带信号，然后进行A/D采样，除或乘发射数据，最后获IFFT距离像。将调制信号作为基础，采用频率与发射数据相乘、相除的处理方式，如果对应数据在相位调制的范畴内，则处理结果为等价，如果发射数据属于正交振幅调制，则处理结果会受到影响。

2.3 数字接收机技术

通常，雷达接收机的灵敏度比较高，可以精准检测相应频段的信号，也能检测和处理同时到达的各类信号，并且实时处理分离强弱信号。近几年，信号数字化处理技术日臻完善，相关器件也随之改善。ADC模数转换器的性能也在不断提升，在高性能转换器应用的情况下，可以灵活在各个频段之间进行转换，面对雷达设备和通信系统，如果存在传输差异，也可以根据自身适应能力进行调节，对雷达信号、通信信号等进行接收处理，具有明显的一体化特征，可以根据接收机性能满足同步拓展的要求。接收机的信号频率宽度日益提升，二者之间的功率差距也随之拉大，系统应该提升瞬时带宽，同时也要强化灵敏度，从而提升信息截获能力，使模数转换器有更强大的使用性能。因为射频前端会接收到大量信号，且信号的种类各不相同，功率也各不相同。一些射频前端信号动态范围在80dB以内，很多模数转换器并不符合使用要求，需要进一步完善数字接收机技术。

3 结语

综上所述，雷达和通信一体化共享信号技术具有良好的应用效果，可以提升资源共享的效率，也能强化平台性能，可以在各个领域中广泛应用。在实际应用的过程中，可以采用多载波CHirp共享信号技术、OFDM共享信号波形技术、数字接收机技术，根据需求进行调节，保障技术应用效果。

参考文献：

[1]雍萍,王杰,葛俊祥.基于失配处理的OFDM雷达通信一体化共享信号旁瓣抑制技术[J].信号处理,2020,36(10):1698-1707.

[2]王洋.雷达通信一体化共享信号技术探讨[J].信息通信,2020(07):203-204.

[3]李明,秦柳.雷达通信一体化共享信号技术的分析[J].中国新通信,2020,22(05):32.