雷达信号处理技术高等院校信息与通信工程系列教材
李金国
[摘 要]随着科学技术的发展，电子设备的使用在不断的增加，导致各设备之间的干扰也逐渐增强，为了能够有效的降低电磁干扰对作战平台的影响，进行扩频技术基础下的雷达通信信号研究十分必要。本文将对扩频通信技术的理论基础以及扩频技术中扩频序列的同步进行分析，并对雷达通信系统的设计与实现加以阐述。
[关键词]扩频技术；雷达通信；信号处理
中图分类号：TN325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0127-01
引言：在作战平台中分为雷达和通信两个重要的组成部分，在现代化小型战争中具有极大的作用。随着科学技术的发展，在现代化的军事斗争中，扩频技术凭借自身的优势得到广泛的利用，它能够实现在复杂的斗争环境中，减少电磁对作战平台的影响，从而保障军事通信的顺利进行，促进了军事领域的发展。
1.扩频通信技术的理论基础
1.1 扩频通信技术的简介
在当今现代化军事领域中，扩频通信技术已经得到广泛的应用，尤其是扩频通信技术中的码分多址技术，更是凭借着其强大的抗干扰能力，能够进行对多地址的通信，并且还具备低功率密度的特点，在未来的军事应用中获得了广泛的发展空间。具体的扩频通信技术应用过程是利用扩频序列将所需要传递的数据信息扩展到宽频带上，然后通过相关技术检测在数据信息的接收端口出复原这些信息，采用扩频通信技术则能够实现数据信息的接收。此外，其应用的基本理论是信息论中的信道容量公式[1]。
1.2 扩频通信技术的类型
1.2.1 直接序列扩频
所谓的直接序列扩频又被称为直扩方式，是指在发射端中利用高速率的扩频序列扩展频谱进行发射，而接收端中利用与发射端相同的扩频序列进行解扩，将接收到的序列信号恢复成原本的数据信息。直接序列扩频在军事通信和机密工业中的应用频率较多。其中直接序列扩频的抗干扰能力是通过接收端对电磁干扰的抑制完成的，如果对其产生干扰信号的带宽与信息带宽相同，则可以将伪噪声码进行调节成与之相同的带宽，其中的谱密度将会有效的下降。
1.2.2 跳变频率扩频
所谓的跳变频率扩频是指控制载波中的频率不断的发生变化。其工作原理是发射端将扩频码序列进行调整，以此来扩展信号的频谱。然后通过经过扩展的信号在调制到射频中进行发射。信号的接收端在接收到信号之后需要进行变频工作，最后由本地产生的与发射端具有相同的扩频码序列进行解扩，从而获得原本的数据信息[2]。
2.扩频技术中扩频序列的同步
在雷达通信系统方面，对于扩频技术中的扩频序列同步处于十分重要的位置。在具体的扩频序列中，一般需要满足两点的扩频同步，即一般的载波同步和扩频码的同步。通常在扩频通信技术中采用的主要集中方法为滑动相关捕获法、匹配滤波器铺货法等方法，其中滑动相关捕获法是通过滑动本地的伪码进行相位的搜索的，当所需要的峰值信号显示出来时则证明捕获成功。而并行相位捕获法需要一个与之相关的辅助器，将其他路径的计算结果汇集到比较电路中，其中相关性最大的电路即为捕获电路。最后匹配滤波捕获器是一个比较快速的捕获器，能够对相关数据信息进行深入的分析。由于此种捕获器的频谱特征与输入信号的特征完全相同，因此在雷达通信信号系统的应用较为广泛。
3.雷达通信信号处理系统
由于直接序列扩频中具有抗干扰能力强、抗衰弱性高的优点，使其能够在多地址通信中运用自如。随着科学技术的发展，现代化军事通信中对于扩频技术的应用频率也逐渐增加，尤其是其中的码分多址技术。通常情况下，扩频序列为伪随机序列，而直接序列扩频则是扩频通信中常用到的一种形式，它能够通过将直接序列扩频与伪随机序列相乘实现对基带信号的扩展。但是在使用过程中，由于BPSK调制上的不足，将会使得在二进制下的直接序列扩频系统频谱的利用率降低，给实际应用带来一定程度的不利影响[3]。
与直接序列扩频相比来看，最小频移键控的频谱较高，在雷达通信信号的处理中应用较频繁，具有连续、线性的相位路径。它能够有效的解决在码元转换过程中产生的相位突变现象和信号包络中的起伏，同时对于频谱滚降的问题也得到了完善。此外，由于其具有的包络十分稳定，因此系统内的多个非线性期间对其的影响和干扰较小。
4.系统的设计与实现
4.1 扩频信号系统的设计与调试
基于扩频技术的雷达通信系统扩频功能的实现需要在扩频码序列的基础上对原始信号的频谱进行拓展。这将要求数据信息的发射机上不仅需要具备载波调制模块，还需要具备扩频信号的调制模块。随着现代化的不断发展，以往传统的扩频信号组成结构已经不能充分的满足新时代的需求，因此需要对扩频信号的组成结构进行更新，以此来适应当今时代对雷达通信系统的新需求。在扩频信号系统的设计和调试工作中，主要应注重对发送模块和接受模块的应用。
4.1.1 发送模块
在发射模块中，发送模块的设计主要包括原始信息编码、扩频和调制三个方面。在雷达通信系统的应用中，针对能够对数据信号进行扩频的问题，应该采用扩频码序列和带发射信号相乘的方式，使扩频码与数据的时宽略窄，从而使扩频序列的频带高于数据序列[4]。
4.1.2 接收模块
在接收模块中，其主要设计包括信号带通采样、设计信号滤波器、匹配滤波器等内容。所谓的滤波器是一个信号的接收装置，在接收模块中被广泛的使用。通常来讲，高配置的滤波器具有较高的IP功能，能够自动发掘数据的对称性，能够促进资源的利用效率。经过采样的数据信息在进入过滤器后，一般会通过差分相干解调法对信号进行调试，最终由匹配过滤器进行相位搜索。
4.2 通信系统的同步
通信系统的同步十分重要，在通信系统中的同步主要包括载波同步、码元同步和帧同步。其中载波同步是指在接收模块中产生的一个和所接收的信号具有同频同相的本振信号，将二者进行相干解调。码元同步是指为了能够准确得知码元接收的时间，进行的与接收碼元完全同步的脉冲序列。帧同步是指根据码元代表的含义进行分组标记，为接收端准备的恢复信息提供有利条件。具体操作是在信息编码时进行两组码元的隔离处理，确定出具体每一帧的位置[5]。
在通信系统中，载波同步和码元同步由于都采用了2DPSK调制，因此在接收端进行解调时不会产生互相干扰的载波。同时，由于在过程中采用了匹配滤波器法，使得相关峰和信息码元能够一致，因此在进行解扩的同时与完成了同步工作。
结束语
目前，我国在基于扩频技术下的雷达通信信号处理方面的研究还处于初级阶段，但是不同的扩频类型所具有的特殊优势已经被我国军事领域广泛的应用。在日后的发展中，更要对扩频技术以及相关雷达信号通信方面加强重视，鼓励相关研究人员进行科研工作，从而实现我国军事通讯方面的健康快速发展。
参考文献
[1] 黎立.基于扩频技术的雷达通信信号处理实现[D].南京理工大学，2014.
[2] 刘林.扩频技术下的雷达通信信号处理分析[J].电子测试，2016，（23）：134.
[3] 喻方惟.扩频技术下的雷达通信信号处理分析[J].通讯世界，2015，03：39-40.
[4] 上官瑞春.基于chirp扩频技术的雷达通信一体化研究[D].西安电子科技大学，2012.
[5] 王守亚.直接序列扩频通信系统伪码同步技术的研究[D].合肥工业大学，2013.
