ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИЛЬТРА ПОДАВЛЕНИЯ БОКОВЫХ ЛЕПЕСТКОВ ПРИ СОГЛАСОВАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ БАРКЕРА

Е.Е. Завтур; И.И. Маркович; А.И. Панычев

Е.Е. Завтур Южный Федеральный Университет
И.И. Маркович Южный Федеральный Университет
А.И. Панычев Южный Федеральный Университет

Ключевые слова: Радиолокация, согласованный фильтр, код Баркера, подавление боковых лепестков

Аннотация

Целью исследования является синтез дополнительного фильтра подавления боковых лепестков, обеспечивающего компромисс между ухудшением отношения сигнал-шум и уменьшением уровня боковых лепестков на выходе фильтра, согласованного с сигналами на основе кодов Баркера. Для достижения поставленной цели находятся коэффициенты фильтра подавления боковых лепестков и оценивается его эффективность. Цифровой фильтр подавления боковых лепестков синтезирован на основе решения оптимизационной задачи поиска условного максимума относительного значения главного лепестка выходного сигнала неоптимального фильтра при условии ограничения величины его боковых лепест-ков. Исследованы фильтры подавления боковых лепестков при согласованной фильтрации сигналов, сформированных на основе последовательностей Баркера различной длины. По-лучены количественные оценки величины подавления боковых лепестков и ухудшения от-ношения сигнал-шум на выходе синтезированного фильтра. Установлено, что максималь-ное подавление боковых лепестков достигается в случае пятиэлементного (11,65 дБ) и 13-элементного (11,7 дБ) кодов Баркера. Величина боковых лепестков в выходном сигнале при этом составляют минус 25,63 дБ и минус 33,98 дБ соответственно. Минимальный проигрыш в отношении сигнал-шум получен для сигналов на основе 11-элементного (1,56 дБ) и 13-элементного (0,73 дБ) кодов Баркера. Для сигнала с пятиэлементым кодом Баркера этот показатель составляет 1,75 дБ. Таким образом, оптимальное соотношение между степенью подавления боковых лепестков и ухудшением отношения сигнал-шум при обработке выходного сигнала согласованного фильтра дополнительным несогласованным фильтром достигается для сигналов 13-элементного кода Баркера. В тех случаях, когда наложены существенные ограничения на длительность выходного сигнала, предпочти-тельным является использование пятиэлементного кода Баркера.

Литература

1. Radiolokatsionnye sistemy mnogofunktsional'nykh samoletov. T. 1. RLS – informatsionnaya osnova boevykh deystviy mnogofunktsional'nykh samoletov. Sistemy i algoritmy pervichnoy obrabotki radiolokatsionnykh signalov [Radar systems of multifunctional aircraft. Vol.1. Ra-dar-the information basis of the fighting multifunctional aircraft. Systems and algorithms for primary processing of radar signals], ed. byA.I. Kanashchenkova, V.I. Merkulova. Moscow: Radiotekhnika, 2006, 656 p.
2. Dudnik P.I., Kondratenkov G.S., Tatarskiy B.G., Il'chuk A.R., Gerasimov A.A. Aviatsionnye radiolokatsionnye kompleksy i sistemy: uchebnik dlya slushateley i kursantov VUZov VVS [Aviation radar systems and systems: textbook for students and cadets of air force Universi-ties], ed. byP.I. Dudnika. Moscow: Izd-vo VVIA im. prof. N.E. Zhukovskogo, 2006, 1112 p.
3. Enrique Garcia, José A. Paredes, Fernando J. Álvarez. Spreading sequences in active sensing, Signal Processing, 2015, Vol. 106, pp. 88-105.
4. Carroll J. Nunn, Gregory E. Coxson. Best-Known Autocorrelation Peak Sidelobe Levels for Binary Codes of Length 71 to 105, International Workshop on Coding and Cryptography. 2013. April 15–19.
5. Matthew A. Ferrara, Near-Optimal Peak Sidelobe Binary Codes, IEEE Department of Mathe-matical Sciences Rensselaer Polytechnic Institute Troy, New York 12180. 2006, pp. 400-403.
6. Leukhin A.N., Potehin E.N. Binary Sequences with Minimum Peak Side-lobe Level up to Length 68, International Workshop on Coding and Cryptography. 2013. April 15–19.
7. NagaJyothi A., Raja Rajeswari K. Cross-correlation of Barker code and Long binary signals // International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST). – 2011. – Vol. 3.
8. Li, Lihua, Coon, Michael, McLinden, Matthew, Radar Range Sidelobe Reduction Using Adap-tive Pulse Compression Technique, NASA Tech Briefs. 2013. October.
9. Kravchenkov D.N. Metody povysheniya razreshayushchey sposobnosti po dal'nosti vertoletnoy RLS [Methods of increasing the resolution of the range of the helicopter radar], Radiolokatsionnye sistemy spetsial'nogo i grazhdanskogo naznacheniya. 2010–2012 [Radar systems for special and civil purposes. 2010-2012], ed. by Yu.I. Belogo. Moscow: Radiotekhnika, 2011, pp. 395-402.
10. Jaber Ismail M. Sidelobe-Suppression Technique Applied To Binary Phase Barker Codes, Journal of Engineering and Development, Vol. 16, No. 4, pp. 330-336.
11. Kiranmai B., Rajesh Kumar P. Performance Evaluation of Barker Codes using New Pulse Compression Technique, International Journal of Computer Applications, Vol. 107, No. 20, pp. 24-27.
12. Nuthalapati R.M. Design of mismatched filters for long binary codes, RadarCon 2008 May 26–30, 2008, Rome Italy. 2008 IEEE Proc., pp. 54-59.
13. Babur G.P., KHlusov V.A. Podavlenie bokovykh lepestkov otklika soglasovannogo matrichnogo fil'tra RLS, proizvodyashchey «monoimpul'snuyu» sovmestnuyu otsenku koordinat i matritsy rasseyaniya ob"ektov [Suppression of lateral lobes of the response of the coordinated matrix radar filter, producing a "monopulse" joint assessment of the coordinates and scattering matrix of objects], Nauchnyy vestnik MGTU GA. Ser. Radiofizika i radiotekhnika [Scientific Bulletin of MSTU GA. Series: radio Physics and radio engineering], 2005, No. 93, pp. 131-140.
14. Mal'tsev G.N., Sakulin E.A. Uskorennyy poisk shirokopolosnykh fazomanipulirovannykh signalov po zaderzhke s ispol'zovaniem fil'tra podavleniya bokovykh lepestkov avtokorrelyatsionnoy funktsii [Accelerated search for wideband phase-manipulated signals by delay using the side lobe suppression filter of the autocorrelation function], Sverkhshirokopolosnye signaly v radiolokatsii, svyazi i akustike: Materialy IV Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii [Ultra-wideband signals in radar, communication and acoustics: Pro-ceedings of the IV all-Russian scientific conference], 2013, pp. 114-118.
15. Kompaniets Yu.I., Krivchenkov D.N. Sposob podavleniya bokovykh lepestkov avtokorrelyatsionnoy funktsii shirokopolosnogo signala [A method of suppressing side lobes of the autocorrelation function of the wideband signal]. Patent 2335782 RF, MPK G01S 7/36; the applicant and the patent holder of the Ryazan state instrument plant. No. 2007106099/09; declared 20.02.2007; published 10.10.2008. Bul. 28, 11 p.
16. Krivchenkov D.N., Kompaniets YU.I., Kostromichev V.D., Vakareva Z.I. Sposob podavleniya bokovykh lepestkov avtokorrelyatsionnoy funktsii shirokopolosnogo signala [A method of suppressing side lobes of the autocorrelation function of the wideband signal]. Patent 2 503 971 RF, MPK G01S 7/36; the applicant and the patent holder of the Ryazan state instrument plant. No. 2012123183/07, declared 05.06.2012; published 10.01.2014. Bul. No. 1, 10 p.
17. Kalenichenko S.P., Sokol'nikov V.A. Obrabotka radiolokatsionnykh signalov v tsifrovykh fil'trakh s podavleniem bokovykh lepestkov funktsii otklika [Processing of radar signals in digital filters with side lobe suppression], Izvestiya vuzov Rossii. Radioelektronika [News of Russian universities. Radionics], 2009, Issue 2, pp. 69-75.
18. Kalenichenko S.P., Sokol'nikov V.A. Fil'tr podavleniya bokovykh lepestkov slozhnogo radiolokatsionnogo signala [The filter of suppression of lateral petals of a complex radar signal]. Utility model to patent 110502 RF, MPK G01S 7/292; applicant and patent holder Saint-Petersburg state electrotechnical University "LETI". V.I. Ulyanov (Lenin). No. 2011113797/07; declared 08.04.2011; published 20.11.2011. Bul. No. 32, 13 p.
19. Yılmaz KAYA, Murat UYAR, Ramazan TEKDN. A Novel Crossover Operator for Genetic Al-gorithms: Ring Crossover, Computing Research Repository Journal, 2011, Vol. abs/1105.0.
20. Abuiziah I., Shakarneh N., A Review of Genetic Algorithm Optimization: Operations and Ap-plications to Water Pipeline Systems, International Journal of Mathematical, Computational, Physical and Quantum Engineering, 2013, Vol. 7, No. 12, pp. 1262-1268.
21. Hesam G., Mohammad M.P., Optimization of Matched and Mismatched Filters in Short Range Pulse Radars using Genetic Algorithm, International Journal Image. Graphic and Signal pro-cessing (IJIGSP), 2016, Vol. 8, No. 5.
22. Amiantov I.N. Izbrannye voprosy statisticheskoy teorii svyazi [Selected questions of statistical theory of communication]. Moscow: Sov. radio, 1971, 416 p.