[科普]如何解决邻近雷达的相互干扰的问题

雷达从军用起源至今，已经广泛应用于国防、航空航天航海、气象，以及汽车等各个领域。不可忽视的同频同制式邻近雷达间的干扰问题，始终困扰着雷达用户。通过分时开机来避免“友军致盲”的尴尬场面，不算是好的解决方案，特别是汽车雷达，行驶中的几辆车之间，装载的同类型雷达难以区分目标和干扰，根本无法通过协同开关机规避干扰。而军用雷达采用分时开机方式的最著名反面案例就是谢菲尔德号被击沉，下面就由天华中威科技小编带大家了解一下如何解决邻近雷达的相互干扰的问题。

当前汽车微波雷达采用的最常用调制方式是FMCW调频连续波，如下图，FM frequency 代表信号的频率变化，每个周期内频率是三角波（或梯形）。在较短时间内，例如1ms，频率变化范围很大，可达2GHz或5GHz。Baseband代表信号基带的时域波形。FMCW vector是FM信号的I/Q数据矢量图。

雷达接收机对回波信号进行处理，从而确定各目标的距离和速度，处理方法通常有两种，一种是宽带接收机，直接解调I/Q数据，与数字匹配滤波器（发射信号I/Q数据的共轭）运算获得目标探测结果；另一种是窄带接收机，其混频器的本振直接采用发射信号，相当于硬件匹配滤波，在中频分析获取目标探测结果。

上述这种FMCW雷达的抗干扰能力较差。随着汽车微波雷达的商用发展，数量增多，在实际道路中的干扰问题逐渐复杂和凸显，可能出现下图所示的情况。

在相对行驶和邻近车辆，同型号同调制的各雷达之间毫无疑问会彼此干扰，结果就是所有相互干扰的雷达都会误报甚至无法工作。

采用数字编码调制（DCM）的数字调制雷达（DMR），是一种数字相位调制雷达，是解决干扰问题的最佳方案。这种雷达的接收机可以使用匹配滤波器进行处理,或者与发射信号的各种时延相关,以便可以估计目标的重要参数。

DCM使用CDM-MIMO,其中的不同发射机采用唯一的扩频码。在每个接收天线处,使用与每个发射机信号匹配的滤波器。在发射时可以使用彼此正交的扩频码来减少自干扰,但这要牺牲较大的自相关旁瓣。在扩频码的自相关特性和互相关特性之间存在一种折衷。互相关表示来自使用不同扩频码的不同天线的干扰量,而自相关表示来自一个扩频码的自干扰。

在 DMR/DCM 雷达系统 中，由码片序列（+1, +1, -1, +1, -1, ...）组成的扩频码被映射成一系列相位（例如，0, 0, π, 0,π, ...）用于调制射频正弦信号的相位。扩频码可以是一个周期性序列，也可以是一个伪随机序列。调制信号的带宽与相位变化的速率成正比，称为码片速率，它是码片持续时间的倒数。通过将返回信号与发射信号进行比较，接收器可以确定反射物体的距离和速度，这可以通过匹配滤波器及一组相关器来实现。

目前商用的DCM汽车雷达的基础数字调制方式有FSK、BPSK和GMSK，通过数字编码，赋予每个雷达、每组收发单元不同的编码序列，相当于各自身份识别，最大程度避免了干扰问题。当然DCM雷达的目标探测能力、分辨率等性能优于LFM线性调频雷达，应当是汽车雷达未来的发展方向，而且基于数字编码调制的雷达，与车联网的数字调制，有了协同的基础，未来有协调发展的可能。

军事国防领域中，有相当多的雷达采用与FMCW类似的线性调频LFM调制方式，甚至简单脉冲调制，这在电子战环境下无法正常工作。这种雷达，可能轻易被敌方干扰机捕获和干扰，甚至可能被相同频段的邻近友军雷达或通信设备“致盲”。目前采用的解决方案与上述抗干扰汽车雷达类似，通常采用数字编码调制（DCM）的数字调制雷达（DMR），以及跳频方式。
在雷达的研发和制造中，常用宽带矢量信号源和能够分析宽带信号的频谱仪进行雷达接收机和发射机的测试，乃至目标模拟和衰落模拟。这些年来视频技术发展迅速，雷达干扰与抗干扰之间的摩擦更加激烈。雷达的抗干扰需要对雷达各分系统采取合适的抗干扰措施才能提高雷达的整体抗干扰能力。同时，抗干扰技术需要与适当的战术相结合才能发挥更佳的效能，这样才能有效规避邻近雷达的相互干扰。