[发明专利]用于便携式高频地波雷达中抑制电离层杂波的方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达抗干扰技术领域，尤其涉及一种用于便携式高频地波雷达中抑制电 离层杂波的方法。

背景技术

高频地波雷达因其独特的超视距和全天候探测能力，已得到广泛研究并成功应用于 海洋表面动力学参数测量中，并可实时探测舰船和飞机等运动目标。然而，在中远程高 频地波雷达的应用中还存在极大的考验。高频地波雷达沿水平方向向海面发射垂直极化 电磁波，但由于实际中在天线天顶方向不能形成理想的零陷，因此有部分能量将射向天 空并被电离层反射，从而形成电离层杂波。

电离层杂波主要来自高度为100至120km的Es层和210km以上的F层的反射回 波，能量很强，且由于电离层电子浓度和高度的时变特性，杂波通常在距离域和多普勒 域均有扩展，表现出明显的非平稳信号特征，这些杂波经常使雷达在相应距离上性能急 剧下降甚至失效，其不确定性也为杂波消除带来了极大的困难。由于我国地处低纬度地 区，电离层分布复杂，因此电离层杂波尤为突出，目前已成为限制我国高频地波雷达发 展的一个瓶颈问题，而这一技术问题对于采用交叉环/单极子天线的便携式雷达则显得 尤为突出。

目前现有的高频雷达抗干扰方法中，通常采用自适应波束形成电离层抑制方法、极 化滤波方法、在时域和频域或其联合域进行滤波的方法，其中自适应波束形成电离层抑 制方法需要在水平面上配置二维阵列(高火涛，秦晨清，杨子杰：基于天线子阵的高频 地波雷达抗干扰方法，CN100380135C)，而极化滤波方法需要架设占地较大的水平天线 (H Leong：‘Adaptive nulling of skywave interference using horizontal dipole antennas in a coastal surface HF wave radar system’，Radar 97，14-16 October 1997，Publication No.49： 26-30)，这两种方法实现起来都较为复杂，而在时域和频域或其联合域进行滤波的方法 (熊新农，万显荣，柯亨玉，肖怀国，基于时频分析的高频地波雷达电离层杂波抑制， 系统工程与电子技术，2008年第8期)则不能完全消除杂波对有用信号的影响，存在 杂波残留和一定的信号损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于便携式高频地波雷达中抑制电离层杂波的方法，以抑 制电离层杂波，实现良好的杂波对消功能，提高便携式高频地波雷达的探测功能。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于便携式高频地波雷达中抑制电离层杂波的方法，包括如下步骤：

①在主交叉环天线的垂直方向上放置多组交叉环天线作为辅助天线，每组辅助交叉 环天线的两个环天线的法方向分别与主交叉环天线上的两个环天线的法方向相同，且主 交叉环天线和辅助交叉环天线的相位中心处于同一垂线上；

②将各辅助交叉环天线的环天线与和其法方向相同的主交叉环天线的主环天线上 的接收信号相减；

③采用三个独立的自适应滤波器，分别将主交叉环天线和单极子天线的接收信号作 为基本输入信号，将各辅助交叉环天线与主交叉环天线接收信号之差作为参考信号，输 入各自适应滤波器进行自适应对消；

④从三个自适应滤波器输出误差信号，该误差信号即为抑制了电离层杂波的主交叉 环和单极子天线回波信号。

步骤②执行后形成的两组差信号为：

其中，n′_C，m(t)＝n_C，m(t)-n_C，1(t)，n′_S，m(t)＝n_S，m(t)-n_S，1(t)，n_C，m(t)和n_S，m(t)分别是两 个环上的噪声，g_k(t)为从非水平方向入射的第k个电离层杂波，为空间来波的俯仰角、 θ为空间来波的方位角，z_m为第m组环天线在z方向的坐标，可设主交叉环z₁＝0，λ是 雷达工作波长，m＝2，…，M。

步骤③中利用所有差信号作为参考信号，采用三个独立的最小均方误差自适应滤波 器分别对主交叉环和单极子天线的接收信号进行自适应滤波。