高频超视距雷达海面回波多普勒谱仿真与分析

第ｌ期　２０１７年０３月　电光　系统　Ｎｏ．１　Ｍａｒ．２０１７　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏ—ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　＿＿＿－－一　Ｃｊ　同　频超视距雷达海面回波多普勒谱仿真与分析　孙明磊。邵学德　中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州４５００４７　摘要：海面回波多普勒谱的特性是研究高频雷达目标检测与海态遥感应用的理论基础。　本文根据Ｂａｒｒｉｃｋ等人提出的一阶、二阶海面回波散射截面积方程，研究了海面回波谱的形　成机理，并通过仿真试验分析了不同海态和雷达工作参数情况下的海面回波功率谱的特性。　仿真结果表明，正、负一阶海面回波功率谱的相对大小受海面风向影响，通过一阶海面回波　功率谱的相对大小可以反演海面风向信息；二阶海面回波谱受海面风速的影响，在海态遥感　中可用于提取海面风速信息。但是，海态或雷达工作频率的增加将会引起二阶海面回波谱　能量的增强，进而影响高频雷达的目标检测性能。　关键词：高频超视距雷达；海面回波谱；海面散射截面积；海面风场　中图分类号：ＴＮ９５５　文献标识码：Ａ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｅａ　Ｅｃｈｏ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｉｎ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｏｖｅｒ－ｔｈｅ—ｈｏｒｉｚｏｎ　Ｒａｄａｒ　ＳＵＮ　Ｍｉｎｇ－ｌｅｉ，ＳＨＡＯ　Ｘｕｅ—ｄｅ　（Ｔｈｅ　２７抽Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００４７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｖｅｒ—ｔｈｅ—ｈｏｒｉｚｏｎ　ｒａｄａｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｅｃｈｏｅｓ　ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ　．ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｏｃｅａｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｉｓ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ｔｏ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔａｒｇｅｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｏｃｅａｎ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ　ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ　ｏｃｅａｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｃｒｏｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｂｙ　Ｂａｒｒｉｃｋ　ｅｔ　ａ１．．　ｔｈｅ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ．ａｎｄ　ｓｅｃｏｎｄ．ｏｒｄｅｒ　ｓｅａ　ｅｃｈｏｅｓ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　。ｓｅａ　ｅｃｈｏｅｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｅａ　ｓｔａｔｅｓ　ａｎｄ　ｒａｄａｒ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｓｈｏｗｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｆｉｒｓｔ—ｏｒｄｅｒ　ｓｅａ　ｅｃｈｏ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｏｃｅａｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗｉｎｄ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．　ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ｗｉｎｄ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ．ｏｒｄｅｒ　ｓｅａ　ｅｃｈｏ　ｉｓ　ａ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｃｅａｎ　ｓｕｒ—　ｆａｃｅ　ｗｉｎｄ　ｓｐｅｅｄ，ｗｉｎｄ　ｓｐｅｅｄ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｅｓｔｉｍａｔｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｅａ　ｅｃｈｏ．Ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ．　，ｏｒｄｅｒ　ｓｅａ　ｅｃｈｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｓｐｅｅｄ　ｏｒ　ｒａｄａｒ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗｈｉｃｈ　ｗｏｕｌｄ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔａｒｇｅｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｏｖｅｒ—ｔｈｅ－ｈｏｒｉｚｏｎ　Ｒａｄａｒ；Ｓｅａ　Ｅｃｈｏ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ；Ｏｃｅａｎ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｃｒｏｓｓ　Ｓｅｃｔｉｏｎ；　０ｃｅａｎ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｗｉｎｄ　Ｆｉｅｌｄ　研制最有意义的成果之一。　１　引言　超视距雷达在远距离对低空、海面目标探测　的优势对国防建设、国民经济和科学研究起着重　超视距雷达通常工作在高频波段，可分为两　种：天波超视距雷达通过电离层的反射可实现对　目标的远距离探测；地波超视距雷达利用电磁波　在海面的绕射效应使电磁波沿着地球表面传播来　探测目标。高频超视距雷达具有探测距离远、覆　盖面积广、反隐身等特点，因此军事上主要用于大　要作用，高频超视距雷达（Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｏｖｅｒ．　ｔｈｅ—Ｈｏｒｉｚｏｎ　Ｒａｄａｒ）的研制成功是二战以来雷达的　作者简介：孙明磊（１９８７一），男，工程师，博士，毕业于哈尔滨工业大学，研究方向：高频雷达海杂波建模、阵列信号处　理、目标检测、海态遥感。　总第１５９期　孙明磊，等：高频超视距雷达海面回波多普勒谱仿真与分析　９　气中核武器试验的探测，大型导弹发射过程中在　电离层燃烧产生的烟柱的探测，弹道导弹、低空远　程轰炸机和巡航导弹以及构成海面潜在威胁的攻　谱是海面浪高谱信息的反映＿１　。Ｔｙｌｅｒ等人的研　究成果也显示了高频雷达具有海态遥感的潜力。　基于电磁波传播的角度，Ｇｉｌｌ和Ｗａｌｓｈ等人推导了　双基地高频雷达的一阶、二阶海面散射截面积方　击性舰队预警工作　。利用高频电磁波与海浪　谐波所产生的Ｂｒａｇｇ效应，高频超视距雷达在民用　方面还被广泛地用于海态遥感领域，如海面风、　浪、流场的监测　。　在高频雷达目标检测或海态遥感应用中，海　面回波谱都是需要研究的对象　。在目标检测　中，海面回波属于杂波，即海杂波。为了提高雷达　的目标检测性能，有必要对海杂波进行有效地抑　制，其中一阶海面回波多普勒谱主要影响雷达对　大型舰船目标的探测能力；在小型舰船目标探测　方面，二阶海面回波多普勒谱则构成主要的检测　背景。在海态遥感中，海面回波则是高频雷达进　行海洋表面状态参数反演的主要信息来源，属于　目标信息。一阶海面回波谱的多普勒偏移及回波　强度分别是反演洋流径向速度和海面风向信息的　重要依据；二阶海面回波多普勒谱则是提取波高　谱和海面风速的基础。因而，了解海面回波多普　勒谱的特性将有助于高频雷达在目标检测与海态　遥感领域的理论和应用研究。　１９５５年，Ｃｒｏｍｂｉｅ记录了从１３．５６　ＭＨｚ的海面　反射的无线电波的多普勒频移　。根据Ｂｒａｇｇ散　射原理，当海浪波长为电磁波波长的一半时，海面　回波多普勒谱中分别存在两处较明显的峰值，分　别对应着朝向和远离雷达的海浪。该研究结果引　起了人们对高频电磁波海面散射特性的关注，为　后续的高频雷达的发展与工程应用奠定了基础。　１９７２年，基于边界扰动理论　，Ｂａｒｒｉｃｋ建立了深　水区一阶海面散射截面积的模型　引，该理论模型　促进了高频雷达在海面状态参数监测领域的研究　及应用。１９７１年，Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎ指出高频雷达海面　回波谱中存在着由二阶海浪相互作用而引起的连　续谱，并建立了二阶海面回波信号模型＿ｌ　。随后，　通过实验发现在一阶Ｂｒａｇｇ峰附近还存在一些谱　分量成分口　。基于实测数据，Ｂａｒｒｉｃｋ指出一阶　Ｂｒａｇｇ峰两侧的连续海面回波谱是由电磁波在海　面发生二阶散射产生的，并基于有向波高谱给出　了海面散射系数模型ｎ　。除此之外，Ｔｙｌｅｒ等人给　出了加利福尼亚海岸附近得到的二阶海面回波多　普勒谱的实验结果，该实验结果验证了Ｈａｓｓｅｌ－　ｍａｎｎ的推测，他们指出这些连续的二阶海面回波　程的表达式　删，并通过仿真实验分析研究了一　阶、二阶海面回波谱的特性及海洋环境对回波谱　形态的影响，当双基地角为零时，Ｗａｌｓｈ等人的海　面散射截面积方程可以退化为传统的单基地结　果，且与Ｂａｒｒｉｃｋ等人的结果相吻合。１９９０年，　Ｗａｌｓｈ等人指出海面回波谱除了一阶、二阶海面回　波谱外还存在高阶谱，并推导了三阶海面散射截　面积方程　。基于Ｂａｒｒｉｃｋ，Ｗａｌｓｈ等人的理论研　究成果，各国学者也开展了对高频雷达海面回波　谱及海态遥感的研究工作　。　本文基于Ｂａｒｒｉｃｋ等人推导的海面散射截面　积方程，通过理论分析与仿真试验研究了海面风　向、风速和雷达工作频率对海面回波谱特性的影　响，为高频雷达在目标检测与海态遥感领域的应　用提供重要的理论基础。　２高频雷达海面回波产生机理　２．１一阶海面回波谱　根据Ｂａｒｒｉｃｋ等人关于高频电磁波一阶海面　散射的理论，若海浪的波长为高频电磁波波长的　一半，则电磁波将与该海浪发生Ｂｒａｇｇ谐振后向散　射，如图１所示。　假设海浪波波长为　，且满足如下关系：　Ａ　＝Ａ／２　其中，Ａ为高频电磁波波长。那么该海浪波与高　频电磁波相互作用发生Ｂｒａｇｇ谐振后向散射，且单　基地高频雷达的一阶海面回波多普勒频率　可表　示为：　２ｔ，厂：一　＝±　＝±　±√　式中，Ｖｐ＝￣／ｇＡ　／２１Ｔ为海浪波相速，ｇ表示重力加　速度，“－４－”分别代表海浪朝向雷达或远离雷　达　。在不考虑海面流场所引起的多普勒频率偏　移的情况下，由式（２）可以看出岸基单基地高频雷　达中，一阶海面回波多普勒频率只与雷达工作频　率有关，而与海面散射单元的入射方位无关。　２．２二阶海面回波谱　由于海浪除了对高频电磁波发生一阶散射　１０　电光　系统　第１期　３高频雷达海面回波后向散射系数　模型　３．１高频雷达一阶海面散射截面积方程　在１９５５年，Ｃｒｏｍｂｉｅ提出了海浪散射的物理　机制，当海浪波长为电磁波波长的一半时，海面回　图１　高频电磁波与正弦海浪的Ｂｒａｇｇ谐振散射　波多普勒谱中分别存在两个较明显的峰值，分别　外，还会产生二阶以及更高阶的散射，所以在岸基　高频雷达一阶海面多普勒回波谱的Ｂｒａｇｇ峰周围　还存在着一些连续谱。引起高频雷达电磁波二阶　散射的机理主要有两种　粥ｊ：一种是“角反射”或　“二次反射”效应，即电磁波与海浪发生二次作用，　雷达波被一列海浪散射后散射波又入射到另外一　列海浪，经第二列海浪散射后形成散射回波，如图　２ａ所示；另外一种散射机理是“流体力学”效应，　即两列海浪相互作用后耦合形成的第三列海浪对　雷达波的后向散射，如图２ｂ所示。　（ａ）“角反射”模型　（ｂ）“流体力学”模型　图２二阶海面回波散射机理　在图２ａ所示的“角反射”效应中，若两列海浪　波的传播方向互相垂直，高频电磁波与第一列海　浪（波长为Ｌ　）作用引起“镜面”反射；反射后的电　磁波与第二列海浪（波长为Ｌ　）作用再次引起“镜　面”反射。经两次散射的回波形成了高频雷达海　面回波谱中的连续二阶谱。　在图２ｂ所示的“流体力学”效应中，如果两列　海洋波的传播方向是交叉的，根据海洋动力学原　理，两列海洋波相互作用将产生第三列海洋波（如　虚线所示）。第三列海洋波与高频电磁波的作用，　且满足Ｂｒａｇｇ谐振条件，则会引起海面回波谱中的　连续二阶谱。　对应着朝向和远离雷达行进的海浪，即Ｂｒａｇｇ散　射　ｌｏ］。Ｃｒｏｍｂｉｅ的研究结果引起了人们对高频电　磁波海面散射特性的关注，为后续的高频雷达发　展与工程应用奠定了基础。　基于边界扰动理论，Ｂａｒｒｉｃｋ推导出了深水区　单基地岸基高频雷达一阶海面散射截面积方　程Ｅ。　：　１（　ｄ）：２６盯　．∑Ｓ（一２ｍｋｏ）６（　ｄ一／ＴｔＯＪＢ）（３）　．式中，　表示多普勒角频率；ｍ＝±１表示多普勒　频移符号；ｊＩ。为雷达波矢量；　：２ｖｆ．为Ｂｒａｇｇ角　频率，ＵＢ＝　ｇ／（盯Ａ），ｇ为重力加速度，Ａ为雷达　工作波长Ｓ（・）为海浪有向波高谱；６（・）为狄拉　克函数。　根据６（・）函数的性质可知，岸基高频雷达　一阶海面回波谱的频率仅与雷达工作频率有关，　而回波谱能量与海浪波高谱有关。式（３）建立了　一阶海面回波谱与海面状态参数的关系，为高频　雷达在海态遥感及目标检测领域的研究与发展提　供了理论支撑。　３．２高频雷达二阶海面散射截面积方程　基于边界扰动理论，Ｌｉｐａ和Ｂａｒｒｉｃｋ推导出的　岸基高频雷达二阶海面散射截面积方程为＿１　：　：（　ｄ）＝２６ｗｋ　∑』：　』：　ｌ厂ｌ　５（ｍｊ｝）・　ｍ．，Ｈ　±１　ｓ（ｍ　）６（（ｃＪｄ—ｍ　ｇ　一ｍ　ｇＣＷ）ｄｐｄｑ　（４）　式中，Ｆ＝厂　＋，删，厂　和，ＦＭ分别为“流体力学”　及“角反射”情况下的电磁耦合系数。　根据高频雷达二阶海面散射机理，有如下关系：　十　＝一２盂０　（５）　其中，ｊｃ和ｊＩ　表示与高频电磁波发生作用的两列海　浪的波矢量，其幅度分别为ｋ＝２，ｔｒ／Ｌ　和ｋ　＝　２，ｒｒ／Ｌ　，Ｌ　和￡　分别为两列海浪的波长。　根据式（４）中６（・）函数的性质可知，高频雷　达二阶海面回波的多普勒频率应满足：　ｄ＝ｍ　ｇ　＋ｍ　，／ｇｋ　（６）　利用２　。对式（５）进行归一化可得：　总第１５９　孙明磊，等：高频超视距雷达海面回波多普勒谱仿真与分析ｌ　１　＋　＝一　。　（７）　此时，高频电磁波与海浪波矢量的二阶作用如图３　所／Ｊ　，其ｒ　，　＝（ｐ。一０．５，ｑ。），　＝（一０．５一Ｐ。，　一（７ｆ】）　（　）　／　，　（一０．５，０）　（０．５，０）Ｐ　图３　归一化的高频电波与海浪波矢量二阶作用不意图　二阶海面回波的归一化多普勒频率可表　示为：　抑＝　／　Ｂ＝ｍ　＋ｍ　／　（８）　对于给定的归一化多普勒频率即值，将有无穷　多组　Ｋ，Ｋ　满足式（８）的条件　由小和ｍ　的不同取值可以得到Ｐ～ｑ平面一ｆ：　的一系列Ｉｆｆ１线，即等频线。埘于归一化多普勒频率　７７根据ｍ和”　的取值有以下两种情况：　（１），ｎ＝ｍ　将式（８）Ｉ姒ｊ边取平方得：　即　＝Ｋ＋Ｋ　＋２　ｖ／Ｋ　（９）　｝｝Ｉ于　＋Ｋ　＞１及ｖ／　＞０，所以：　即　＝Ｋ＋　＋２　ｖ／　＞１　（１０）　进而¨　以估计出高频雷达二阶海面回波的多　普勒频率的分布区域为：　刀＞ｌ・　＞　加＝ｍ　一　…）　即＜一Ｊ，Ｌ０＜一（￡Ｊ　，７ｚ＝，ｎ　＝一ｌ　此时的高频雷达二阶海面回波谱应分布在一　阶Ｂｒａｇｇ峰的外侧，即∞．　的右侧或一　．；的左侧。根　据ｍ和ｍ　的不同取值得到的等频线如图４和图５　所示。当Ｉ抑｝≤　时，等频线为关于ｑ轴对称的两　个封闭曲线；当Ｉ　７７　ｌ＞￣／２时，等频线是一条关于ｑ　轴对称的闭合曲线。　ｆ　２），，　≠ｍ　式（８）两端取平方，得：　即　：Ｋ＋Ｋ　一２　脒　（１２）　①在Ｐ～ｑ平面的有半平面（ｐ≥０），Ｋ　＞Ｋ，　有如下关系：　７７　＝（　一　）一２（ｖ／　Ｋ　一Ｋ）≤Ｋ　一　（１３）　在罔３巾，Ｋ　一Ｋ＜１，可得：　７７　＜　２＜　１　（１４（　１４））　对式（１４）开平方可得：　０＜？７＜１，０＜　＜　Ｂ　ｍ＝一１，ｍ　＝１　１　＜７７＜０，一（　．｛＜（　＜０　ｍ＝１，，ｎ　＝一１　（１５）　②　Ｐ～ｑ平面的左半平面ｆ：（Ｐ≤０），Ｋ＞　，如下关系：　ｒ．ｌ。＝（Ｋ—Ｋ　）一２（、／　一Ｋ　）≤Ｋ—Ｋ　（Ｉ６）　在『鬈１　３中，　—Ｋ　＜１，故得７７　＜１，即：　０＜７７＜１，０＜∞＜　Ｂ　ｍ＝１，ｍ　＝一１　—１＜即＜０，一　ｌ｛＜　＜０　ｍ＝１，　＝１　（１７）　董　扭　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　８　６　４　２　Ｏ　２　４　６　８　１　，Ｋ半坐杯　（ａ）　化　维等频线　１　Ｏ　８　０　６　０　４　０　２　＃　０　．０　２　．Ｏ　４　．０　６　一Ｏ．８　．１　水’　杯　ｆｂ）　１‘化　维等　线ｌ冬】　图４归一化多普勒频率　的等频线（ｍ＝Ⅲ　＝１）　式（１５）和式（１７）给出了ｍ≠”　时的二阶散　射海面回波多普勒频率的分布区域，其等频线如　图６和　７所示。　基于上述理论分析及图４、图５、　６和罔７的　ｌ２　电光　系　统　第１期　１　０．８　０．６　Ｏ．４　竖０．２　０　串一Ｏ．２　—０．４　．０．６　０．８　—１—１　　水、ｒ　杯　（ａ）ｌＪ］一化　维　频线　ｌ　●■　㈠　０　８　０．６　０　４　监０　２　０　．０．２　．０　４　．０　６　．０　８　．１　水　！＾杯　（ｂ）Ｕ　１一化ｉ维　频线　图５归一化多普勒频率刀的等频线（ｎｌ＝，ｎ　＝一Ｉ）　仿真结果，我们呵以得｝｝ｊ如下结论：　当ＯＪ＞∞１　时：ｍ＝，ｎ　＝１，如图４所示；　当∞＜　Ｉ　时，ｍ＝，ｎ　：一１如图５所示；　当０＜　＜　ｎ时：　ｋ＜ｋ　，ｎ　一１，ｍ　：１如图６右半平面所示；　ｋ＞ｋ　，ｍ＝１，ｍ　＝一１，如图７左半平面所示；　当一　Ｉ｛＜　＜０时：　ｋ＜ｋ　，ＩＩ１＝ｌ，ｒ几　＝一ｌ如图７右半平面所示；　ｋ＜ｋ　，ｍ＝一１，ｍ　＝ｌ如图６左半平面所示。　同时，我们可以得到高频雷达海面回波谱中　的两对特殊的归一化多普勒频率为：　。＝Ｋ＋Ｘｆ＋２√ＫＫｔ＝　ｊ．２，＿　２　【２，／２，　Ｋ＝Ｋ　＝√２／２，　且　・　＝０　（１８）即在高频雷达海面回波谱中存在两对峰值，且这两对峰值的多普勒频率分别为：　ｌ　０．８　０．６　０．４　０．２　０　．０．２　．０．４　．０．６　．０．８　—１　．１　水、ｒ　Ｊ　㈠一ｆａ）ｌ　—■●　Ｊ１一化　维　频线　ｌ　０　８　Ｏ　６　０　４　蜷０．２　。　蚓＿０　２　—０　４　—０　６　・Ｏ　８　．１　２．１．０　８－０　６　０　４—０　２　ｃ）０　２　０　４　０　６　０　８　ｌ　ｌ！　水、Ｉ　＾　ｆｂ）　］一化　维　频线　图６归一化多普勒频率　的等频线（，¨＝一Ｉ，ｍ　＝１）　＝４－　ｌｊ和∞　，＝±２　“　ｌ；　４仿真与分析　Ｏ　¨　基于式（３）和式（４）中的高频雷达海面散射　截面积方程，可对海面刚波谱进行仿真分析　。　其中，海浪方向波高谱为：　Ｓ（　）＝．八ｋ）ｇ（０＋　）　（２０）　ｇ（　）＝ｃ０ｓ　（　）／』１二　ｃｏｓ　（　ＯＬ）ｄ　为心脏　形曲线，表示方向函数，　为风向　、ｆ（　）＝０．　００５　ｅ　【／＾　／ｋ　为Ｐｉｅｒｓｏｎ—Ｍｏｓｋｏｗｉｔｚ（Ｐ　Ｍ）谱，　表示无向　子一ｋ为剪切波数；０是海浪行进方向　与雷达波束方向的夹角；‘Ｄ表示雷达波束方向与　参考方向的夹角；Ｊｉｃ为海浪波矢量。　为了便于对海面回波谱进行仿真研究，下面　对相关参数进行了归一化处理：　８　６　４　２　吡　　　第１５９期　孙明磊，等：高频超视距雷达海面回波多普勒谱仿真与分析　水、　（ａ）　一化＿｜维等顿线ｌ划　一Ｉ　２・Ｉ－０　８－０　６－０　４・０　２　０　０　２　０　４　０　６　０　８　Ｉ　ｌ　２　水、　（ｂ）０］一化＿二维等频线Ｉ，｝Ｊ　图７　归～化多普勒频率卵的等频线（，ｎ＝１，ｍ　＝１）　归一化波矢量：　＝　２　＝ｋ／２ｋ。（２１）归一化多普勒频率：　？７＝ｏｏ／ｗｌ｛　（２２）归一化耦合系数：　＝　［Ｋ＋Ｋ，＿　（　，．　：　：！（丑：±！）＿１　，Ｊ何（．ｒｌ　一１）　Ｆ　ｎ　１　＂ＹＥ＇ｆ　（　・　。）（　・　，）一２　・　、　一Ａ／２　＝ｙ　＋　Ｆ　，　（２３）式中，Ａ＝０．０１　１—０．０１２ｉ．　归一化海浪谱：　Ｆ（　）＝（２ｋ。）　ｋ），　＝ｋ　／２ｋ０　（２４）归一化方向谱：　Ｚ（Ｋ）：（２ｋ　）　Ｓ（　）　（２５）　定义Ｌ＝ｍ，ｎ　。由前面的理ｉ仑分析可知，如果　ｍ＝　ｚ　，Ｌ＝１，即二阶海面回波分布在正、负Ｂｒａｇｇ　频率之外；如果，ｍ≠ｍ　，Ｌ＝一１，二阶海面同波则　分布在正、负Ｂｒａｇｇ频率之间。　归一化后，式（４）中的６函数等价地表示为：　６（　一ｒｎ　ｖ／ｇ　６（；ｒ／一ｍ　ｖ／　（２６）　南于对称性，同时为＿ｒ便于仿真，只需要刈‘右　半平面上（Ｋ＜Ｋ　）的积分值乘２即可得到最终的　岸基高频雷达二阶海面回波多普勒谱　、　在图３巾，　＝（Ｋ，０）表示较短的散射波欠　量，波矢量　＝（Ｋ　，０　）可表示为：　Ｋ　＝Ｊ—Ｋ２＋２Ｋ—ｃｏｓＯ＋１　（２７）　０　＝ｓｉｎ　（Ｋｓｉｎ０／Ｋ　）＋叮Ｔ　（２８）　将式（２０）至式（２６）分别代入式（３）和式（４），ｉ，ｆ　得：　盯ｌ（？７，　）＝　ｌ｛　】（ｏ－，　）＝４　∑ｚ（一ｍ　）６（即一Ⅲ　）　（２９）　２（即，　）＝０３【　｛（　，　）＝８＂ｒｒ　』　』１二盯ｌ　，　１　６　・（一ｎ　一ｍ　ｖ／　）・　（ｍ　）ｚ（ｍ　）　ＫｄＫｄＯ　（３０）　令Ｙ＝　，则Ｋ＝Ｙ　，代入式（２７）可得：　Ｋ　＝、／ｙ＿　＋２　ｃｏｓＯ＋１　（３１）　定义：　ｈ　Ｙ，０１＝ｍ’　＋１７Ｚｆ√Ｋ’＝ｍｙ＋　１７１　．（Ｙ　＋２ｙ２ＣＯＳ０＋１）　（３２）　，（ｙ，　）＝２４叮『１ｙ　ｌ　Ｚ（ｉｎＫ）Ｚ（ｍ　）　（３３）　代入式（３０），可得：　０－２（即，　）　ｊｆ／（ｙ，ｏ）ａ（ｎ—ｈ（）　，　））ｄ，　（ｔ０＝　，ｏ）ａ（ｎ　（　））ｌ　Ｉ　ｄｈｄＯ　（３４）　对式（３２）进行微分计算得到　。　ｌ　＝　１　　ｌ１＋Ｌｙ（Ｙ。＋ｃｏｓ０）／（１＋２）　！ＣＯＳ０＋Ｙ　）　Ｉ　（３５）　式（３４）巾，６（・）根据函数的性质可得：　抑一ｈ（Ｙ　，０）＝０　（３６）　　　　　１４　电光　系统　第１期　通过解方程可以将Ｙ　表示为０的函数，则式　（３４）可以表示为：　０－２（　）＝　（ｙ　，　一　ｄＯ　（３７）　式中４－０　的表示积分上下限　｛…。　钉　，　综上所述，岸基高频雷达的仿真过程如下：　Ｓｔｅｐｌ：给定归一化多普勒频率钉，计算积分限　的值，根据０的值对式（３６）进行解方程得到Ｙ　值；　ｓｔｅｐ２：由Ｋ＝ｙ２和式（２７），计算Ｋ，Ｋ　及其对　应的ｚ（ｍ　），Ｚ（ｍ　）；将　，　代人式（２３）可得　Ⅳ，　删进而得至０ＩｙＬＩ　＝ｌ　Ｈｌ　＋Ｉ　ＥＭＩ　；　Ｓｔｅｐ　３：对于给定的０值，将ｌ　￡ｌ　，Ｙ　以及Ｚ　（ｍ　，ｚ（ｍ　、代入式（３７），可得Ｉ（ｙ　，０）；将Ｙ　代　入式（３５），得到Ｉ　ｌ　；　Ｓｔｅｐ　４：对式（３７）进行积分运算得到０－　（钉，　），最终可以得到０－　（７７，　）对应于？７的谱图，即为　岸基高频雷达二阶海面回波谱。　仿真一：雷达工作频率为ｆｏ＝１５　ＭＨｚ，海面风　向为　＝９０。时，海面风速分别为Ｕ＝２０　ｋｎｏｔｓ，１５　ｋｎｏｔｓ，１０　ｋｎｏｔｓ，基于上述仿真步骤，高频雷达一　阶、二阶海面回波谱仿真结果如图８所示。　仿真结果中，在不考虑海面流场所引起的多　普勒频率偏移现象时，高频雷达正、负海面回波谱　对称于零频，其中二阶海面回波谱表现为一阶回　波谱周围的连续谱，且随着海面风速的变大或海　态的增强，高频雷达二阶海面回波谱的能量也得　到增强。　∞　旧　衽　峋　图８不同海面风速情况下的海面回波谱仿真图　仿真二：雷达工作频率为ｆｏ＝１５　ＭＩ－Ｉｚ，海面风　速为Ｕ＝１５　ｋｎｏｔｓ，海面风向分别为Ｏｔ　＝９０。，４５。　和０。时，高频雷达海面回波谱的仿真结果如图９　所示。　∞　已　旧　筘　岫　图９不同海面风向情况下的海面回波谱仿真图　由仿真结果可以看出，海面回波谱的形态随　着海面风向的变化而变化，当风向　＝０。时，风　吹离雷达波束，此时的负一阶Ｂｒａｇｇ峰的能量要强　于正一阶Ｂｒａｇｇ峰；当海面风向垂直于雷达波束方　向时，正、负海面回波多普勒谱关于零频具有对称　性。所以通过研究高频雷达海面回波谱的形态可　以反演出相应的海洋表面参数信息。　当Ｋ＝Ｋ　０．５时，其几何关系如图４或图５　３＾　中虚线所示，此时Ｉ　ｌ　＝０，式（３５）存在奇异值　Ｏ＇ｔ＇ｂ　点，该奇异值点的多普勒频率分别为　＝±　或∞　＝±　Ｂ。　当　・　＝０时，几何关系如图４或图５中的　半径为０．５的圆所示，式（２３）的归一化耦合系数　必将存在奇异值点。当图４或图５中的圆与　等频线相切时，该切点处Ｋ＝Ｋ　］２／２，则二阶海　面回波谱将在７７＝４－２　或ＯＪ＝４－２３／４ＯＪＢ处存在尖　峰，即由“角反射”效应所引起的奇异值，如图８和　图９所示。　仿真三：海面风向为　＝９０。，海面风速为　＝１５　ｋｎｏｔｓ，系统工作频率分别为ｆｏ＝２０　ＭＨｚ，　１５　ＭＨｚ和１０　ＭＨｚ时，高频雷达海面回波谱的仿真　结果如图１０所示。　由式（２）可知，一阶Ｂｒａｇｇ频率±　＝４－　，／ｇ／－￣ｘ正比于雷达工作频率的平方根。如图１０所　示。随着雷达工作频率的增大，一阶Ｂｒａｇｇ峰逐渐　远离零频。对于径向速度为　的海面慢速运动目标　来说，其多谱勒频率２ｖ／Ａ正比于雷达工作频率。　所以在海面目标检测中，通过调整雷达工作频率，　可以使慢速移动目标的多普勒回波远离能量较强　总第１５９期　孙明磊，等：高频超视距雷达海面回波多普勒谱仿真与分析　１５　Ｏ　乌　、．一　喧　１｝－田　多普勒频率（｝Ｉ２）　图１０不同雷达工作频率下的海面回波谱仿真图　的一阶Ｂｒａｇｇ峰，从而达到更优的检测效果。　除此之外，仿真结果表明，二阶海面回波谱的　能量随着雷达工作频率的增加而明显增强。所以　在目标检测中，较高的雷达工作频率将会引起二　阶海面谱能量的提高，不利于目标检测。　５结束语　海面回波谱是研究高频雷达目标检测与海态　遥感应用的基础，一直是国内外众多研究者关注　和研究的热点。本文首先研究了高频雷达海面回　波谱的形成机理，并基于Ｂａｒｒｉｃｋ等人提出的一　阶、二阶海面回波谱散射截面积方程，通过仿真实　验分析了海面风场对回波谱的影响。仿真结果表　明，海面回波谱的形态特征与海面风向密切相关，　是海面风向信息的直接反映，为反演海面风向信　息或预报海洋灾害气象提供一种新的超视距监测　手段；随着海面风速或雷达工作频率的增加，高频　雷达二阶海面回波谱的能量也随之增大，从而会　影响高频雷达对慢速海面舰船目标的检测性能。　在后续研究工作中，可进一步研究电离层影　响下的海面回波谱模型，分析电离层对海面回波　谱的影响。并研究基于海面回波谱特性的海洋动　力参数估计算法，验证高频雷达应用于海洋灾害　气象预警的可行性。　参考文献　［１］Ｌｉｕ　Ｙ　Ｔ．Ｔａｒｇｅｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅ‘　ｑｕｅｎｃｙ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｗａｖｅ　Ｏｖｅｒ－ｔｈｅ－Ｈｏｒｉｚｏｎ　Ｒａｄａｒ［Ｃ］／／ＣＩＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｒａｄａｒ，１９９６：２９－３３．　［２］Ｘｉｅ　Ｊ　Ｈ，Ｙｕａｎ　Ｙ　Ｓ，Ｌｉｕ　Ｙ　Ｔ．Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｅａ　Ｃｌｕｔｔｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｔａｒｇｅｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｈｉｐ。　ｂｏｒｎｅ　ＨＦＳＷＲ『Ｊ］．ＩＥＥ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　Ｒａｄａｒ，Ｓｏｎａｒ　ａｎｄ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，２００２，１４９（１）：３９－４４．　［３］Ｂａｒｒｉｃｋ　Ｄ　Ｅ．Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｅａ　Ｓｔａｔｅ　ｂｙ　Ｒａｄａｒ［ｃ］．　Ｖ．Ｅ．Ｄｅｒｒ．Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ．Ｂｏｕｌｄｅｒ．　Ｃｏｌｏ．：ＮＯＡＡ／Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，１９７２。　１２：１－４６．　［４］Ｚｈｏｕ　Ｚ　Ｘ，Ｌｉｕ　Ｙ　Ｔ，Ｗａｎｇ　Ｊ　Ｒ，Ｑｉｎ　Ｌ．Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｗｉｎｄ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ＨＦ　Ｇｒｏｕｎｄ・Ｗａｖｅ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｒａｄａｒ　［ｃ］／／ＯＣＥＡＮＳ，１９９６：１８６—１９２．　［５］Ｌｏｎｇ　Ａ　Ｅ，Ｔｒｉｚｎａ　Ｄ　Ｂ．Ｍａｐｐｉｎｇ　ｏｆＮｏａｈ　Ａｔｌａｎｔｉｃ　ｗｉｎｄｓ　ｂｙ　ＨＦ　Ｒａｄａｒ　Ｓｅａ　Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ　Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ『Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　ａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ａｎｔｅｎｎａｓ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，１９７３，ＡＰ－２１（５）：６８０—　６８５．　［６］Ｓｔｅｗａａ　Ｒ　Ｈ，Ｂａｒｎｕｍ　Ｊ　Ｒ．Ｒａｄｉｏ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｏｃｅａｎｉｃ　Ｗｉｎｄｓ　ａｔ　Ｌｏｎｇ　Ｒａｎｇｅｓ：Ａｎ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｒａｄｉｏ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，　１９７５，１０（１０）：８５３－８５７．　［７］Ｌｉｐａ　Ｂ　Ｊ，Ｂａｒｒｉｃｋ　Ｄ　Ｅ，Ｂｏｕｒｇ　Ｊ，Ｎｙｄｅｎ　Ｂ　Ｂ．ＨＦ　Ｒａｄａｒ　Ｄｅ．　ｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｓｕｎａｍｉｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｏｅｅａｎｏｇｒａ—　ｐｈｙ，２００６，６２：７０５－７１６．　［８］周文瑜，焦培南．超视距雷达技术［Ｍ］．北京：电子工　业出版社．２００８．　［９］仇永斌．双基地高频雷达海杂波特性研究［Ｄ］．哈尔　滨：哈尔滨工业大学博士学位论文，２０１１．　［１０］Ｃｒｏｍｅｂｉｅ　Ｄ　Ｄ．Ｄｏｐｐｌｅｒ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　Ｓｅａ　Ｅｃｈｏ　ａｔ　１３．６７　ＭＨｚ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ．１９５５，１７５：６８１－６８２．　［１　１］Ｒｉｃｅ　Ｓ．Ｒｅｌｆｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｗａｖｅｓ　ｆｒｏｍ　ａ　Ｓｌｉｇｈｔｌｙ　Ｒｏｕｇｈ　Ｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］．Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｗａｖｅｓ，１９５１：３５１—３７８．　『１２］Ｂａｒｒｉｅｋ　Ｄ　Ｅ．Ｆｉｒｓｔ—ｏｒｄｅｒ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＭＦ／ＨＦ／　ＶＨＦ　Ｓｃａｔｔｅｒ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　Ｓｅａ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ａｎ．　ｔｅｎｎａｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，１９７２，２０：２—１０．　『１３］Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎ　Ｋ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｃｅａｎ　Ｗａｖｅ　Ｓｐｅｃｔｒａ　ｒｆｏｍ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　Ｒｅｔｕｒｎ　ｒｆｏｍ　Ｓｅａ　Ｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９７１，２２９：１６—１７．　［１４］Ｂａｒｒｉｃｋ　Ｄ　Ｅ．Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｅａ　Ｓｔａｔｅ　ｂｙ　Ｒａｄａｒ［Ｃ］．　Ｖ．Ｅ．Ｄｅｒｒ．Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ．Ｂｏｕｌｄｅｒ。　Ｃｏｌｏ．：ＮＯＡＡ／Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，１９７２，　１２：１－４６．　［１５］Ｌｉｐａ　Ｂ　Ｊ，Ｂａｒｒｉｃｋ　Ｄ　Ｅ．Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｅａ　Ｓｔａｔｅ　ｆｒｏｍ　ＨＦ　Ｒａｄａｒ　Ｓｅａ　Ｅｃｈｏ：Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｊ］．　Ｒａｄｉｏ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９８６，２１（１）：８１－１００．　［１６］Ｔｙｌｅｒ　Ｇ　Ｌ，Ｆａｎｌｋｅｒｓｏｎ　Ｗ　Ｅ，Ｐｅｔｅｒｓｏｎ　Ａ　Ｍ，Ｔｅａｇｕｅ　Ｃ　Ｃ．　Ｓｅｃｏｎｄ．Ｏｒｄｅｒ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　Ｓｅａ：Ｔｅｎ－Ｍｅｔｅｒ　Ｒａｄａｒ　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　Ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，　１９７２，１７７：３４９—３５１．　［１７］Ｇｉｌｌ　Ｅ　Ｗ，Ｗａｌｓｈ　Ｊ．Ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｅｃｏｎｄ—Ｏｒｄｅｒ　Ｈｉ　ｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｂｉｓｔａｔｉｃ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｗａｖｅ　Ｒａｄａｒ　Ｃｒｏｓｓ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｏｃｅａｎ　Ｓｕｒｆａｃｅ『Ｊ］．Ｃａｎａｄｉａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｃｏｍ－　ｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９７，２：２５－２８．　（下转第２６页）　２６　电光系统　第１期　由表１可知，在激光器光功率为１０　ｄＢｍ时，　强度调制链路的ＳＦＤＲ可达１００　ｄＢ・Ｈｚ　以上，　相位调制链路的ＳＦＤＲ可达１０５　ｄＢ・Ｈｚ　以上。　参考文献　［１］韩建娥．微波光子信号处理的关键技术研究［Ｄ］．西　安：西安电子科技大学，２０１３：１—１７．　由以上仿真分析可知，采用强度调制和相位　调制两种方式均可实现微波信号的频率变换，通　过对比，相位调制方式的链路损耗和无杂散动态　范围略优于强度调制方式。　［２］曾罗．基于微波光子学的倍频和变频技术研究［Ｄ］．成　都：电子科技大学，２０１２：２－１０．　［３］梁栋．基于级联强度调制器的微波光子学变频技术研　究［Ｄ］．西安：西安电子科技大学，２０１３：７４７。　４结束语　本文设计的变频链路，采用了基于微波光子　［４］黄琼．基于相位调制平衡探测的ＲｏＦ链路性能的研究　［Ｊ］．广西通信技术，２０１３（１）：２１—２６．　［５］谭宝明．基于ＭＺＩ相位调制的光载无线下变频链路研　究［Ｊ］．南昌教育学院学报，２０１２，２７（１０）：１８７—１９６．　［６］Ｈａｏ　Ｃｈｉ，Ｘｉｈｕａ　Ｚｏｕ，Ｊｉａｎｐｉｎｇ　Ｙａｏ．Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｍｏｄｅｌｓ　ｆｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｗｉｔｈ　Ｐｈａｓｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｕ—　学的全新设计理念，其适用频率高、带宽大，传输　损耗小，抗干扰能力强，无杂散动态范围大，理论　可达１００　ｄＢ・Ｈｚ　以上，与传统的微波变频方法　相比，更适用于远距离传输和宽带、大动态应用。　另外，还可通过在解调端增加线性光学相位锁相　环（ＰＰＬＬ）的方式来提高系统动态范围，在开环增　益达到２７　ｄＢ时，ＳＦＤＲ可达１４７　ｄＢ・Ｈｚ　。　●●　◆◆●●●◆◆◆◆●●●◆◆◆◆●●●◆◆◆ｓｉｎｇ　ａ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈ—　ｎｏｌｏｇｙ，２００９，２７（５）：５ｌ１—５２１．　［７］Ｙｉ　ｉ　Ｌｉ，Ｐ．Ｒ．Ｈｅｒｃｚｆｅｌｄ，Ａ．Ｒｏｓｅｎ．Ｐｈａｓｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　Ｆｉｂｅｒ　—ｏｐｔｉｃ　Ｌｉｎｋ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｄｙｎａｍｉｃ　ｒａｎｇｅ［Ｃ］．ＩＥＥＥ，２００８：　◆◆◆◆◆◆◆●　１４５７—１４６０．　●●（上接第１５页）　（１２）：１５７３—１５７９．　［１　８］Ｗａｌｓｈ　Ｊ，Ｄｏｎｎｅｌｌｙ　Ｒ．Ａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｒｆ　Ｓｔｕｄｙｉｎｇ　Ｐｒｏ—　ｐｏｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｍｉｘｅｄ　Ｐａｔｈｓ　ｗｉｔｈ　Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉ—　［２６］Ｓｕｎ　Ｍ　Ｌ，Ｘｉｅ　Ｊ　Ｈ，Ｈａｏ　Ｚ　Ｗ，Ｙｉ　Ｃ　Ｌ．Ｔａｒｇｅｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｈｉｐｂｏｒｎｅ　ＨＦＳＷＲ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｏｂｌｉｑｕｅ　ｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｒａｄｉｏ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９８７，２２：１９３－２０８．　［１９］Ｗａｌｓｈ　Ｊ，Ｇｉｌｌ　Ｅ　Ｗ．Ａｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆｔｈｅ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ—　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　Ｒｏｕｇｈ　Ｓｕｒｆａｃｅｓ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ［ｃ］／／２０１２　ＩＥＥＥ　１　ｌ　ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒ—　ｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２０１２：３８６—３８９．　［２７］Ｆａｂｒｉｚｉｏ　Ｇ　Ａ．Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　Ｈｏｒｉｚｏｎ　Ｒａｄａｒ：　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄ　Ｐｒａｃｔｉ—　ｗｉｔｈ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｐｕｌｓｅ　Ｒａｄａｒ　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ　Ｍｏｄｅ［Ｊ］．Ｒａｄｉｏ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，３５（６）：１３３７—１３５９．　ｃａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．ＭｃＧＲＡＷ—Ｈｉｌ１．２０１３：３２３－４２２．　［２８］Ｊｕｎｈａｏ　Ｘｉｅ，Ｍｉｎｇｌｅｉ　Ｓｕｎ，ａｎｄ　Ｚｈｅｎｙｕａｎ　Ｊｉ．Ｆｉｒｓｔ—Ｏｒｄｅｒ　Ｏｃｅａｎ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｃｒｏｓｓ—Ｓｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｈｉｐｂｏｒｎｅ　ＨＦＳＷＲ　ｌ　Ｊ　１．　［２０］Ｇｉｌｌ　Ｅ　Ｗ，Ｗａｌｓｈ　Ｊ．Ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｂｉｓｔａｔｉｃ　Ｃｒｏｓｓ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　Ｏｃｅａｎ　Ｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］．Ｒａｄｉｏ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００１，３６（６）：　１４５９．１４７５．　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１３，４９（１６）：１０２５—１０２６．　［２１］Ｗａｌｓｈ　Ｊ，Ｈｏｗｅｌｌ　Ｒ，Ｄａｗｅ　Ｂ．Ｍｏｄｅｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｅ—　ｖａｌｕａｔｉｏｎ　Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｆ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｗａｖｅ　Ｒａｄａｒ『Ｒ］．Ｃｅｎｔｒｅ　Ｃｏｌｄ　Ｏｃｅａｎ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｅｎｇ．，Ｃｏｎｔｒａｃｔ　Ｒｅｐ．１９９０：９０—　１１４．　［２９］Ｊｕｎｈａｏ　Ｘｉｅ，Ｍｉｎｇｌｅｉ　Ｓｕｎ，ａｎｄ　Ｚｈｅｎｙｕａｎ　Ｊｉ．Ｓｐａｃｅ—ｔｉｍｅ　Ｍｏｄｅ１　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ—Ｏｒｄｅｒ　Ｓｅａ　Ｃｌｕｔｔｅｒ　ｉｎ　Ｏｎｓｈｏｒｅ　Ｂｉｓｔａｔｉｃ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｗａｖｅ　Ｒａｄａｒ［Ｊ］．ＩＥＴ　Ｒａｄａｒ，　Ｓｏｎａｒ＆Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，２０１５，９（１）：５５－６１．　［２２］文必洋，石振华，吴世才．高频雷达海洋回波谱的数　字模拟［Ｊ］．武汉：武汉大学学报，２０００，４６（１）：１２７一　ｌ３０．　［３０］Ｍｉｎｇｌｅｉ　Ｓｕｎ，Ｊｕｎｈａｏ　Ｘｉｅ，Ｚｈｅｎｙｕａｎ　Ｊｉ，ａｎｄ　Ｗｅｎｈａｎ　Ｃａｉ．　Ｓｅｃｏｎｄ—Ｏｒｄｅｒ　Ｏｃｅａｎ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｃｒｏｓｓ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｈｉｐｂｏｒｎｅ　ＨＦＳＷＲ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ａｎｔｅｎｎａｓ　ａｎｄ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１５，１４：８２３—８２６．　［２３］Ｌｉ　Ｙ，Ｙａｎｇ　Ｑ，Ｚｈａｎｇ　Ｎ．Ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｉｒｓｔ—Ｏｒｄｅｒ　Ｓｅａ　Ｅｃｈｏ　ｆｏｒ　ＨＦＳＷＲ　ｗｉｔｈ　Ｉｍａｇｅ　Ｆｅａｔｕｒｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ『Ｃ］／／　ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒａｄａｒ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００９：１．５．　［３　１］Ｍｉｎｇｌｅｉ　Ｓｕｎ，Ｊｕｎｈａｏ　Ｘｉｅ，Ｚｈｅｎｙｕａｎ　Ｊｉ，ａｎｄ　Ｗｅｎｈａｎ　Ｃａｉ．　Ｏｃｅａｎ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｃｒｏｓｓ　Ｓｅｃｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　Ｓｈｉｐｂｏｒｎｅ　ＨＦＳＷＲ　ｗｉｔｈ　［２４］Ｙａｒｅｍｃｈｕｋ　Ｍ，Ｓｅｎｔｃｈｅｖ　Ａ．Ｍａｐｐｉｎｇ　Ｒａｄａｒ—ｄｅｒｉｖｅｄ　Ｓｅａ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｃｕｒｒｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ　Ｍｅｔｈｏｄ『Ｊ］．Ｃｏｎｔｉ．　ｎｅｎｔａｌ　Ｓｈｅｌｆ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００９（２９）：１７ｌ１．１７２２．　Ｓｗａｙ　Ｍｏｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｒａｄｉｏ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｔｏ　ｂｅ　ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ．　［３２］冀振元，孟宪德，袁业术．高频ＯＴＨ雷达二阶海杂　波分析及模拟［Ｊ］．现代雷达，２００３，４：４－６．　［３３］孙明磊．船载高频雷达海面电磁散射及风向提取研究　［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学博士学位论文，２０１５．　［２５］仇永斌，张宁，谢俊好．宽波束双基地高频雷达海杂　渡谱特性研究［Ｊ］．哈尔滨工程大学学报，２０１０，３１