جهت‌يابي سيگنال‌هاي راداري پهن باند با زوج آنتن چرخان

Direction Finding of Wideband Radar Signals with Two Rotating Antennas

كشف و جهت­يابي سيگنال­ رادارهاي پهن باند (LPI)­، يك چالش­ جدي در حوزه پردازش سيگنال است. رادارهاي جديد، مي­توانند پارامترهاي سيگنال ارسالي خود را از يك پالس به پالس ديگر تغيير دهند و سيگنال خود را در حوزه زمان يا فركانس گسترش ‌دهند. درگذشته جهت‌ياب‌هاي راداري، با پهناي باند كم طراحي مي­شدند تا به حساسيت بيشتر و برد بلندتر دست پيدا كنند. افزايش پهناي باند در اين جهت‌ياب­ها باعث كاهش SNR و احتمال كشف رادارها مي­گردد. در اين مقاله، براي جهت­يابي سيگنال پهن باند يك طرح براي افزايش احتمال كشف و استخراج جهت ورود سيگنال را ارائه مي‌كنيم. در اين طرح از دو آنتن جهتي استفاده‌ مي‌شود كه سيگنال دريافتي توسط يك آنتن به‌عنوان مرجع و فيلتر منطبق براي كانال ديگر عمل مي­كند تا بهره پردازش مناسبي به دست آيد. در اين روش برخلاف روال­هاي مرسوم، نيازي به دانستن مشخصات سيگنال ارسالي توسط رادار نيست و حتي مي­توان رادارهاي شبه نويز و طيف گسترده را نيز كشف و جهت­يابي كرد. در اين طرح ازنظر تئوري، محدوديتي براي پهناي باند سيگنال دريافتي وجود ندارد. در اين مقاله از دو آنتن چرخان و محاسبه حداكثر همبستگي متقابل دو سيگنال دريافتي براي جهت‌يابي استفاده مي­شود و نتايج حاصل از آن، با چند روش مشابه ديگر مقايسه مي‌گردد. تخمين زاويه ورود سيگنال رادار از اندازه‌گيري زاويه وقوع حداكثر همبستگي، در چرخش يك دور كامل دو آنتن جهتي چرخان حاصل مي‌شود. با اين روش پردازشي بهبود بهره بالغ‌بر dB­ 25 در كشف و آشكارسازي سيگنال رادارهاي LPI نيز قابل‌دسترس خواهد بود.

Detection and direction of arrival (DOA) estimation is a signal processing challenge for wideband­ signals like LPI radar signals. Modern radars change theirs signal waveforms from pulse to pulse and distribute the signal in the time or frequency domain. Traditional direction finders usually use a narrowband channel to maximize sensitivity and detection range. Increasing the signal bandwidth decreases the SNR and the probability of intercept (POI). In this paper we proposed a new method for the direction finding of LPI radars, which increases the POI. In the proposed method we used two rotating antennas, one antenna used as a matched filter to the other one, in order to increase the processing gain. The proposed method despite traditional direction-finding methods, is able to detect and analyze pseudo noise and spread spectrum radar signals, without any theoretical limitation on signal frequency bandwidth. In this paper we used two antennas and proposed a new method with cross correlation technic for direction finding such as the method used in Monopulse tracking radars and compared it with other methods. Simulations shows good detection specifications for low SNR and we could reach about 25dB processing gain in wideband radar signals like LPI Radars or LFM Modulated radar signals.