虚拟极化技术在雷达接收中的应用第31卷第5期2009年5月现代雷达ModernRadarV01.3lNo.5Mav2009?.恶体工程?中图分类号:TN957文献标识码:A文章编号:1004—7859(2009)05—0015—03虚拟极化技术在雷达接收中的应用蒋莉莉,吴道庆,王建明(南京电子技术研究所,南京210013)摘要:虚拟极化技术是实现雷达极化状态自适应变化的有效方法.文中介绍了虚拟极化技术的原理及其在雷达接收中的应用.通过对微波暗室实测数据的分析和研究,得到了虚拟极化接收对目标信号的增强效果,并进一步分析了虚拟极化相对于同极化接收的增益情况,给出了相应的结论.关键词:虚拟极化;目标增强;增益ApplicationofVirtualPolarizationinRadarReceivingSystemJIANGLi—li,WUDao—qing,WANGJian—ming(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210013,China)Abstract:Virtualpolarizationisaneffectivemeanstorealizetheadaptiveadjustmentofpolarizationinradarsystems.Inthispa-per,theprincipleandapplicationofvirtualpolarizationtoradarreceivingsystemaYeintroduced.Withrealdataobtainedintheanechoicchamber,throughanalysises,theeffectofvirtualpolarizationforenhancingtargetsignalsisproved.Thenthegainofvi?tualpolarizationreceivingoverco-polarizationreceivingisanalysed,andcorrespondingconclusionsarepresented.Keywords:virtualpolarization;targetsenhancement;gain0引言雷达回波的极化特征是继幅度,相位和多普勒频移之后的另一个重要特征.由于极化信息处理使用了雷达回波的矢量信息,使得许多在时域,频域,空域用常规手段难以解决的问题有了解决办法.利用极化信息能提高检测信噪比,抗干扰能力和目标识别能力等.因此,作为时域,频域和空域信号处理技术的补充,极化信息处理技术受到越来越广泛的重视.传统的改变发射或接收天线极化状态的方法几乎都是在天线或馈线上进行的,其中以在波导管中加装可控的铁氧体装置来改变波极化状态的方法最为常见,但是铁氧体材料的磁化性能限制了其响应速度和变换精度.随着电路和数字器件的成本大幅度下降及集成度的提高,应用数字方法实现变极化已成为可能.虚拟极化的概念由英国学者A.J.Poelman在1981年提出口,这是改变接收系统极化状态的极好方法.而所谓虚拟极化,就是不再实际改变雷达接收天线和馈线的极化状态,而通过对正交双极化接收通道信号进行适当处理,达到与改变接收天线极化状态相同的效果,即将变极化的工作从天线和馈线上转移到数字信号通信作者:蒋莉莉Email:jianglili000123@163.corn收稿日期:2009-01-28修订日期:2009-04—16处理机中.数字信号处理技术和理论的快速发展及其高速,灵活,准确的特征保证了变极化的速度和精度.当然,这需要2路接收设备作为代价.1虚拟极化技术的原理虚拟极化一般有2个目的:(1)求得极化匹配,以获得最大输出,用于目标的检测;(2)求得极化正交,以获得最小(零)输出,完成"极化对消",用于干扰和杂波的抑制.雷达正交双通道接收天线的正交系有多种选择,如水平线极化和垂直线极化,左旋圆极化和右旋圆极化等.为了方便起见,本文选取水平线极化和垂直线极化为正交极化基.经过正交双通道接收天线,原来具有某种极化状态的信号被分成2个正交极化分量,分别进入2个接收通道,经变频和放大处理之后,模/数(A/D)变换为数字信号,通过I/Q正交分解后变为4路信号,然后送人虚拟极化处理电路,根据需要对送来的4路信号进行幅相加权,得到所需的极化状态_3J.设雷达回波信号的电场矢量E=[H,]=II[COSO~,sinae坤](1)式中:E为水平分量;E为垂直分量,Ot∈(0,盯/2),∈(0,2盯).进入雷达接收通道,这2路信号经I/Q正交分解变为4路信号[,,Q],[Iv,Q],再根据所一15—现代雷达需的极化状态(.,.)进行幅相加权.对水平极化分量,只进行幅度加权,加权系数为COSOt0,即∞…×…-co…2对垂直分量,先进行幅度加权,加权系数为sin,然后进行.的移相,即-six[.]=IElsin二㈩完成上述加权处理后,再求出这2个分量的矢量和,即得到虚拟极化处理的输出.输出矢量和的幅度平方为E::(,,2H+Q)+(,,2+Q,2)+2~/,『2H+Q×os[Ian()_tan-1(/H)卜]ECOS0COS+EsinO/0si'n+2Ec0s0cosasina0sinc~cos(0+)(4...