劉鑫，畢立財

（中國人民解放軍92941部隊，遼寧葫蘆島 125001）

0 引言

艦炮火控雷達所面臨的無源雜波環(huán)境一般比較復雜，有海雜波、地物雜波和各種敵方釋放的雜波干擾等,火控雷達要想在復雜的雜波環(huán)境中完成對目標的捕獲跟蹤，雷達必須具有較強的雜波抑制能力。出于對海雜波背景下反艦導彈的跟蹤需求，末端反導艦炮武器系統(tǒng)的火控雷達通常采用動目標處理（MTD）技術(shù)，實現(xiàn)在強海雜波環(huán)境下運動目標的各種參數(shù)的提取。雷達動目標處理的工作質(zhì)量一般用改善因子I來衡量，改善因子的提高受限于雷達相關(guān)部分的性能，如雜波內(nèi)部的起伏運動，雷達各系統(tǒng)部件的不穩(wěn)定性，A/D變換器的量化噪聲，正交雙通道的幅相不一致等[1]。因此，雷達要從復雜的雜波背景中提取目標信息也具有一定限制。本文針對某型火控雷達在檢飛中 AGC控制值出現(xiàn)跳變而后丟失目標問題,在檢查AGC控制環(huán)路后，對動目標改善因子指標進行復測，結(jié)果表明AGC控制環(huán)路正常，動目標改善因子指標滿足要求。根據(jù)試驗時海域存在大型船只的實際情況,將近似船只反射強度的雜波信號輸入雷達接收機以驗證雷達對動目標的實際檢測情況，結(jié)果表明雷達丟失目標是由于外部極強雜波干擾進入雷達接收機，使得接收機過載而不能正常工作，導致雷達丟失目標。

1 問題的提出

某型雷達在對空中目標跟蹤過程中出現(xiàn)丟失目標的現(xiàn)象。圖1、圖2分別為雷達穩(wěn)定跟蹤目標航路和雷達丟失目標航路時的 AGC對比圖。通過兩圖對比可以看出，雷達在丟失目標時，AGC出現(xiàn)瞬時跳躍，其幅值較起控值大40dB以上，正常跟蹤航路相對于目標丟失航路在距離遠區(qū) AGC值總體偏小。

圖1 雷達丟失目標AGC幅值曲線圖

圖2 雷達正常跟蹤AGC幅值曲線圖

2 AGC控制電路檢查

為查找雷達丟失目標問題產(chǎn)生的原因，分別對接收通道幅度一致性、伺服系統(tǒng)跟蹤精度、跟蹤電子環(huán)路進行檢查，各項指標均滿足要求。根據(jù)試驗過程中AGC控制值出現(xiàn)跳變的現(xiàn)象，首先對AGC控制環(huán)路進行檢查。

AGC控制的主要功能在于：使接收機的增益隨回波信號的強弱自動進行調(diào)整，在接收微弱回波信號時，使接收機具有足夠高的增益，以保證遠距離目標的檢測；在接收強回波信號時，使接收機的增益隨之降低，以保證接收機處于非飽和的線性狀態(tài)[2]。同時實現(xiàn)測角歸一化，使接收機輸出的角誤差信號強度只與目標偏離天線軸線的夾角有關(guān)，而與目標距離的遠近和目標反射面積的大小等因素無關(guān)[3]。AGC閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。

根據(jù) AGC閉環(huán)控制流程，用模擬信號源產(chǎn)生連續(xù)波信號，經(jīng)衰減器后注入到中頻接收機，調(diào)整信號衰減量（信號強度變化約為-60~10dBm），觀察AGC表頭指示變化及相位檢波器輸出，結(jié)果表明隨信號強度變化 AGC能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)整，輸出信號強度在規(guī)定范圍內(nèi)。

圖3 AGC閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

3 改善因子測量

為了達到較好的抑制雜波效果，雷達通常將時域信號變換為頻域信號，采用動目標檢測技術(shù)（MTD）來提取運動目標，而評價MTD性能最常用的性能指標就是改善因子。試驗過程中雷達跟蹤的目標具有區(qū)別于海雜波的徑向速度，正常情況下雷達能夠穩(wěn)定跟蹤目標，根據(jù)雷達丟失目標的實際情況，結(jié)合改善因子的測試對雷達動目標檢測性能進行了檢查。

3.1 雷達MTD工作原理

MTD通過多個濾波器組對雷達回波進行脈沖多普勒處理。然后再對濾波器組的輸出進行檢測來發(fā)現(xiàn)目標。MTD濾波器組一般采用FFT技術(shù)實現(xiàn)。

設(shè)一個脈組周期雷達共接收M個視頻回波信號，對同一距離單元上的N點慢時間數(shù)據(jù)進行FFT運算，N點FFT運算可表示為[4]：

X(0)，X(1)，X(2)，…，X(N- 1)相當于N個FIR濾波器的輸出，第n個濾波器的幅頻響應為

式中：fr為脈沖重復頻率。

N個濾波器具有相同的幅度特性，每個濾波器帶寬為frN，具有不同多普勒頻率的信號將從濾波器組中不同的濾波器輸出，雜波響應在0號濾波器附近，運動目標響應在遠離0號的N號濾波器。

3.2 改善因子測試步驟

采用真實背景雜波和模擬動目標相結(jié)合的測量方法測量動目標改善因子，系統(tǒng)組成如圖4所示。

圖4 動目標改善因子測量框圖

測試步驟如下：

（1）控制雷達天線對準地物目標，地物回波強度要滿足一定要求；

（2）用模擬信號源產(chǎn)生一疊加多普勒頻率的連續(xù)波信號，與脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生的窄脈沖調(diào)制后，形成模擬回波信號，經(jīng)衰減器后與雜波回波信號一起輸入到中頻接收機；

（3）利用脈沖信號發(fā)生器調(diào)整模擬回波信號時延，使其位于雜波環(huán)境中；

（4）調(diào)整中頻信號源的輸出功率，并在頻譜儀上觀察，使之比雜波信號低30dB左右并記錄，該比值即是輸入信雜比Si C（dB）。

（5）雷達穩(wěn)定跟蹤模擬回波信號后，記錄輸出信噪比SCo（dB）。

（6）在允許的速度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)模擬回波信號的多普勒頻率，可測試模擬目標速度從零到極限特征值區(qū)域內(nèi)各點的MTD改善因子。

根據(jù)輸入信雜比和輸出信噪比，可以計算出雷達在某一速度上的改善因子I為：

根據(jù)上述方法對雷達改善因子性能進行了實際檢測，結(jié)果滿足相應指標要求。為了進一步驗證雷達雜波抑制能力，測試時，目標信號與雜波信號均采用模擬方式輸入到雷達接收機，雜波信號強度根據(jù)檢飛丟失目標時記錄的 AGC值進行設(shè)置，目標信號強度根據(jù)雷達方程折算獲得，設(shè)置模擬目標信號相對被測雷達的徑向速度與檢飛時目標速度相同。當雜波信號強度與檢飛丟失目標時的量值相同時，雷達不能穩(wěn)定跟蹤模擬運動目標，當雜波信號強度衰減到正常跟蹤航路量值時，雷達能夠穩(wěn)定跟蹤目標。現(xiàn)象與實際檢飛過程相符。

4 丟失目標原因分析

通過對 AGC控制環(huán)路檢查及動目標改善因子測試，驗證了雷達的工作穩(wěn)定性。根據(jù)雷達對空中目標跟蹤過程中 AGC出現(xiàn)瞬時跳變的現(xiàn)象，初步確定因外部極強雜波信號進入雷達接收機，最終導致目標丟失。結(jié)合試驗過程中視頻圖像觀察，發(fā)現(xiàn)試驗航路上存在著大型船只，雖然船只與空中目標處于不同距離范圍，但在目標丟失距離段內(nèi)船只與空中目標同處雷達波束內(nèi)。為了解決距離模糊問題，雷達采用高重頻工作方式，當近區(qū)的極強雜波折疊到動目標小信號上時，由于對強雜波信號的抑制，AGC量值會突然變大，直接導致運動目標回波信號幅度衰減較大，使得動目標小信號小于A/D變換最小量化單位，即小信號被屏蔽，無法完成速度檢測。此時小目標回波淹沒在雜波信號之中，當連續(xù)數(shù)周期信噪比小于檢測值時，雷達判別為目標丟失。

5 結(jié)束語

本文針對某型雷達對空檢飛過程中丟失目標的問題，從雷達動目標提取過程進行分析，利用MTD改善因子測量方法模擬檢飛過程，驗證了雷達丟失目標的根本原因是由于外部極強雜波干擾進入雷達接收機，使得接收機過載而不能正常工作，最終導致目標丟失。從分析過程可以看出，雷達試驗組織過程中應充分考慮裝備的性能指標，綜合分析可能存在突發(fā)性干擾因素，只有這樣才能客觀公正的評價裝備的戰(zhàn)技術(shù)性能。

參考文獻：

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[3]李邦芹.三路單脈沖雷達接收機 DAGC技術(shù)的工程實現(xiàn)[J].電子科技, 2012,25（06）:133-135,139.

[4]周亞飛, 趙修斌, 鄒鯤.FFT-MTD濾波器組優(yōu)化設(shè)計與仿真[J].仿真技術(shù), 2011,39(02):160-163,175.