ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 6
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.6.11
УДК 621.391.81:621.396.96
ПОЛИФАЗНЫЕ ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫЕ ЗОНДИРУЮЩИЕ СИГНАЛЫ С НУЛЕВОЙ ЗОНОЙ АВТОКОРРЕЛЯЦИИ ДЛЯ РАДИОЛОКАТОРОВ С СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙ
Р. Н. Ипанов
Национальный исследовательский университет «МЭИ», 111250, Москва, Красноказарменная, 14
Статья поступила в редакцию 23 марта 2020 г., после доработки – 11 июня 2020 г.
Аннотация. Для радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) синтезирован полифазный (p-фазный, где p-простое число) зондирующий сигнал с нулевой зоной автокорреляции (ZACZ), представляющий собой последовательность из p фазокодоманипулированных (ФКМ) импульсов, кодированных комплементарными последовательностями p-ичного D-кода с дополнительной частотной манипуляцией дискрет импульсов. Проведен сравнительный анализ корреляционных характеристик синтезированного трехфазного сигнала с сигналом без модуляции дискрет, сигналом с линейной частотной модуляцией и ФКМ-сигналом, кодированным троичной М-последовательностью (МП). Также проанализированы суммарные корреляционные характеристики ансамбля сигналов, используемого в режиме синтеза апертуры РСА. Показано, что при рассогласовании по частоте Доплера среднеквадратический уровень боковых лепестков (БЛ) автокорреляционной функции (АКФ) синтезированного сигнала более чем на 8.5 дБ меньше среднеквадратического уровня БЛ АКФ ФКМ-сигнала, кодированного МП. Суммарная АКФ ансамбля из девяти сигналов имеет нулевые БЛ вдоль всей временной оси τ, а при рассогласовании по частоте в ZACZ имеет среднеквадратический уровень БЛ более чем на 25 дБ меньше среднеквадратического уровня БЛ суммарной АКФ циклического ансамбля из девяти ФКМ-сигналов, кодированных МП.
Ключевые слова: автокорреляционная функция, зондирующий сигнал, комплементарные последовательности, нулевая зона автокорреляции, пачка импульсов, функция неопределенности.
Abstract. Well-known space synthesized aperture radars (SAR) for remote sensing of the Earth use signals with linear frequency modulation till now. At the same time, an increasing interest of radar experts to signals with phase-coded shift-keying (PCSK) should be noted. This makes it possible to improve the quality of radar images. It is known also that the use of polyphase probing PCSK-signals makes it possible to increase the radar radiation security substantially. In this paper a polyphase (p-phase where p is a prime integer number) probing signal with zero autocorrelation zone (ZACZ) has been synthesized for SARs. The signal is a sequence of p PCSK-pulses encoded with complementary sequences of the p-ary D-code with additional frequency shift-keying of the sub-pulses of pulses. A comparative analysis of the correlation characteristics of the synthesized three-phase signal with a signal without modulation of discretes and with a PCSK-signal encoded with a ternary M-sequence (MS) is carried out. Overall correlation characteristics of the signal ensemble used in the mode of the radar aperture synthesis have been also analyzed. The analysis revealed that in the case of a mismatch by Doppler frequency, the root-mean-square level of the side lobes (SL) of autocorrelation function (ACF) of the synthesized signal were more than by 8.5 dB less than the root-mean-square level of the SLs of the ACF of the PCSK-signal encoded with a MS. The total ACF of the ensemble consisting on nine signals has zero SLs along the entire time axis τ, and in the case of a mismatch by frequency in the ZACZ, the root-mean-squire level of SLs is more than by 25 dB less than the root-mean-square level of the SLs of the total ACF of cyclical ensemble consisting on nine PCSK signals encoded with a MS.
Keywords: ambiguity function, autocorrelation function, complementary sequences, pulse train, probing signal, zero autocorrelation zone.
Литература
1. Wehner D.R. High Resolution Radar. 2nd ed. Norwood, Artech Ноusе, 1995. 593 p.
2. Ganveer N., Vishal G., Rao R.S., Biradar V. SAR implementation using LFM signal. // 2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT). 20-21 May 2016. P. 1094–1097. DOI: 10.1109/RTEICT.2016.7808000
3. Liu F., Mu S., Lyu W., Li W., Ge T. MIMO SAR Waveform Separation Based on Costas-LFM Signal and Co-arrays for Maritime Surveillance. // Chinese Journal of Electronics. 2017. Vol. 26. No. 1. P. 211–217. DOI: 10.1049/cje.2016.11.015.
4. Wu Q., Liu X., Liu J., Zhao F., Xiao S. A Radar Imaging Method Using Nonperiodic Interrupted Sampling Linear Frequency Modulation Signal. // IEEE Sensors Journal. 2018. Vol. 18. No. 20. P. 8294–8302. DOI: 10.1109/JSEN.2018.2865531
5. Груздов В.В., Колковский Ю.В., Криштопов А.В., Кудря А.И. Новые технологии дистанционного зондирования Земли из космоса. М.: Техносфера, 2018. 482 с.
6. Li S.F., Chen J., Zhang L.Q., Zhou Y.Q. Image formation algorithm for missile borne MMW SAR with phase coded waveform. // 2009 IET International Radar Conference. 20-22 April 2009. P. 1–4. DOI: 10.1049/cp.2009.0112
7. Garren D.A., Pace P.E., Romero R.A. Use of P3-coded transmission waveforms to generate synthetic aperture radar images. // 2014 IEEE Radar Conference. 19-23 May 2014. P. 0765-0768. DOI: 10.1109/RADAR.2014.6875692
8. Levanon N., Mozeson E. Radar Signals. // Hoboken, Wiley. 2004. 411 p.
9. Ipanov R.N., Baskakov A.I., Olyunin N., Ka Min-Ho. Radar Signals with ZACZ Based on Pairs of D-Code Sequences and Their Compression Algorithm. // IEEE Signal Processing Letters. 2018. Vol. 25. No. 10. P. 1560–1564. DOI: 10.1109/LSP.2018.2867734
10. Ипанов Р.Н. Импульсные фазоманипулированные сигналы с нулевой зоной автокорреляции. // Радиотехника и электроника. 2018. Т. 63. № 8. С. 823-830.
11. Ипанов Р.Н. Зондирующие сигналы с нулевой зоной автокорреляции для радиолокаторов с синтезированной апертурой. // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2019. № 8. URL: http://jre.cplire.ru/jre/aug19/7/text.pdf.
12. Ipanov R.N. Phase-Code Shift Keyed Probing Signals with Discrete Linear Frequency Modulation and Zero Autocorrelation Zone. // Infocommunications Journal. 2020. Vol. 12. No. 1. P. 45–52. 10.36244/ICJ.2020.1.7
13. Ipanov R.N. Polyphase Radar Signals with ZACZ Based on p-Pairs D-Code Sequences and Their Compression Algorithm. // Infocommunications Journal. 2019. Vol. 11. No. 3. P. 21–27. DOI: 10.36244/ICJ.2019.3.4
14. Carlson E.J. Low probability of intercept (LPI) techniques and implementations for radar systems. // 1988 IEEE National Radar Conference. 20-21 April 1988. P. 56-60. DOI: 10.1109/NRC.1988.10930
15. Chebanov D., Lu G. Removing autocorrelation sidelobes of phase-coded waveforms. // 2010 IEEE Radar Conference. 10-14 May 2010. P. 1428–1433. DOI: 10.1109/RADAR.2010.5494391
16. Ipatov V.P. Spread Spectrum and CDMA, Principles and Applications. Hoboken: Wiley, 2005. 400 p.
17. А.И. Захаров. Влияние параметров зондирующего сигнала радиолокатора с синтезированной апертурой на качество измерений при решении задач дистанционного зондирования земли. // Космонавтика и Ракетостроение. 2012. Т. 68. № 3. С. 118-124.
18. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: Сов. радио, 1970. 376 с.
19. Alexandrov Yu.N., Basilevski A.T., Kotelnikov V.A., Petrov G.M., Rzhiga O.N., Sidorenko A.I. A planet rediscovered: results of Venus radar imaging from the Venera 15 and Venera 16 spacecraft. Soviet scientific review. Ssection E. // Astrophysics and Space Physics Reviews. 1988. Vol. 6. № 1. P. 61–101.
20. Campbell B.A. et al. Earth-based 12.6-cm wavelength radar mapping of the Moon: New views of impact melt distribution and mare physical properties. // Icarus. 2010. Vol. 208. P. 565–573. 10.1016/j.icarus.2010.03.011
Для цитирования:
Ипанов Р.Н. Полифазные частотно-манипулированные зондирующие сигналы с нулевой зоной автокорреляции для радиолокаторов с синтезированной апертурой. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun20/11/text.pdf. DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.6.11