5.4 地杂波抑制算法
气象雷达由于载机的运动和天线的扫描,使主波束频率在一个频率范围内变化。因此,与地面雷达不同,在抑制主瓣杂波之前必须对主瓣地杂波频率进行跟踪将其移至零多普勒频率后再进行滤波。
目前常用地杂波抑制技术主要有以下5种:
(1)主波束上仰
飞机以某下滑角(如-3°)着陆下滑,主波束搭地可产生较强的主瓣地杂波。此时,可使天线主波束指向比机头下滑方向上仰(如1°~2°),形成距离截断,可有效抑制主瓣地杂波。但由于距离衰减较大,实际上可减弱数十分贝的杂波功率。
(2)设计低旁瓣天线
由于旁瓣杂波分布的频率范围很宽,至今为止,尚无任何一种有效的机载雷达体制能完全有效滤除旁瓣杂波,只能减弱旁瓣杂波的影响。因此,降低旁瓣杂波的有效方法是降低天线旁瓣电平,特别是俯仰方向指向下方的旁瓣电平。
(3)限制探测距离
较低的杂信比(Clutter to Signal Ratio,CSR)发生在飞机前下方近距离内。在这段距离范围内,天线主瓣波束尚未搭地,杂波主要从天线旁瓣进来。采用时域波门将接收机回波信号距离限制在10km的近距离范围内,从时域上滤掉主瓣杂波。
(4)单元到单元的自动增益控制(Automatic Gain Control,AGC)
地杂波随距离单元的变化是很大的。为了保持接收机的大动态范围和不饱和,每个距离单元都要计算同相和正交支路信号的脉冲序列,同时要通过AGC调节放大量,以实现调整不同距离单元的系统增益。为了在近场着陆时,从强地杂波中分出微弱的风切变回波信号,需要提取多普勒频率fd。接收机除了必须具备大动态跟踪范围,还必须保证单元到单元AGC的检波器工作在线性区域。单元到单元AGC的方法,可使接收机AGC达到最佳值,在有杂波的情况下,得到最佳的信噪比。
(5)采用滤波器抑制地杂波
通常最主要的地杂波谱能量集中在0~3m/s,采用高通滤波器可有效地降低地杂波25dB以上。激烈的微下击暴流风切变多普勒速度谱主要在5~30m/s。因此,这种地杂波滤波器对风切变谱影响不大。