Особливості функціонування та синтезу математичних моделей зсунутого часу багатофрагментних нелінійно-частотно модульованих сигналів
DOI:
https://doi.org/10.64915/RADAP.2025.102.%25pКлючові слова:
нелінійна частотна модуляція, математична модель, стрибок миттєвої фази, автокореляційна функція, максимальний рівень бічних пелюстокАнотація
Відомим методом зниження максимального рівня бічних пелюсток автокореляційної функції сигналів з внутрішньо-імпульсною модуляцією частоти, наприклад, лінійно-частотно модульованих сигналів, є застосування їхньої вагової обробки в радіоприймальному пристрої. Альтернативою ваговій обробці є округлення амплітудно-частотного спектру, для чого застосовуються нелінійно-частотно модульовані сигнали. Відомо багато різновидів математичних моделей таких сигналів, однак задача синтезу нових математичних моделей сигналів з нелінійною частотною модуляцією не втрачає своєї актуальності і на сьогодні.
Авторами статті раніше синтезовано математичні моделі дво- та трифрагментних нелінійно-частотно модульованих сигналів, які забезпечують зниження рівня бічних пелюсток функції кореляції за рахунок компенсації частотно-фазових спотворень на стиках фрагментів. Визначено причини виникнення цих спотворень, обґрунтовано аналітично та перевірено шляхом моделювання механізми їх компенсації.
З метою подальшого зниження максимального рівня бічних пелюсток у роботі пропонується збільшити кількість лінійно-частотно модульованих фрагментів з трьох до п’яти, для чого розраховуються складові математичної моделі, які забезпечують компенсацію стрибків миттєвої фази результуючого сигналу на стиках всіх його фрагментів.
Структура роботи обумовлена логікою дослідження. У першому розділі роботи проведено аналіз відомих публікацій, який свідчить про відсутність математичних моделей зсунутого часу п’ятифрагментних нелінійно-частотно модульованих сигналів. З зазначеного витікає завдання дослідження, яке формулюється у другому розділі статті. Третій розділ роботи – теоретичний, його присвячено аналітичному визначенню компенсаційних складових для уникнення спотворень миттєвої фази у моменти переходу від одного фрагменту сигналу до наступного. Визначено, що вклад у формування фазових стрибків на стиках вносять частотно-часові параметри всіх попередніх фрагментів. Достовірність отриманих теоретичних результатів перевірено шляхом моделювання.
Посилання
References
1. Skolnik M. I. (1980). Introduction to Radar Systems. New York: McGraw Hill, 846 p.
2. Cook C. E. and Bernfeld M. (1993). Radar Signals: An Introduction to Theory and Application. Boston, Artech House, 552 p.
3. Van Trees H. L. (2001). Detection, Estimation, and Modulation Theory, Part III: Radar-Sonar Processing and Gaussian Signals in Noise. John Wiley & Sons, Inc., 643 p.
4. Barton D. K. (2004). Radar System Analysis and Modeling. Boston, London: Artech House Publishers, 566 p.
5. Нryzo A. A., Kostyria O. O., Fedorov A. V., Lukianchykov А. А., & Biernik Y. V. (2025). Assessment of the Quality of Detection of a Radar Signal with Nonlinear Frequency Modulation in the Presence of a Non-Stationary Interfering Background. Radio Electronics, Computer Science, Control, Vol. 1(72), pp. 18-29, DOI: 10.15588/1607-3274-2025-1-2.
6. Galushko V. G. (2019). Performance Analysis of Using Tapered Windows for Sidelobe Reduction in Chirp-Pulse Compression. Radio Physics and Radio Astronomy, Vol. 24(4), pp. 300-313, DOI: 10.15407/rpra24.04.300.
7. Muralidhara N., Velayudhan V., Kumar M. (2022). Performance Analysis of Weighing Functions for Radar Target Detection. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol. 11, Iss. 03, pp. 161-165, DOI: 10.17577/IJERTV11IS030044.
8. Jiang T., Li B., Li H., Ma X., and Sun B. (2021). Design and implementation of spaceborne NLFM radar signal generator. Second IYSF Academic Symposium on Artificial Intelligence and Computer Engineering, 120792S, DOI: 10.1117/12.2623222.
9. Saleh M., Omar S.-M., Grivel E., Legrand P. (2021). A Variable Chirp Rate Stepped Frequency Linear Frequency Modulation Waveform Designed to Approximate Wideband Non-Linear Radar Waveforms. Digital Signal Processing, Vol. 109, DOI: 10.1016/j.dsp.2020.102884.
10. Chan Y. K., Chua M. Y., Koo V. (2009). Side lobes reduction using simple two and tri-stages nonlinear frequency modulation (NLFM). Progress in Electromagnetics Research (PIER), Vol. 98, pp. 33-52, DOI: 10.2528/PIER09073004.
11. Li J., Wang P., Zhang H., Luo C., Li Z. and Wei Y. (2024). A Novel Chaotic-NLFM Signal under Low Oversampling Factors for Deception Jamming Suppression. Remote Sens., Vol. 16(1), 35, DOI: 10.3390/rs16010035.
12. Septanto H., Sudjana O., Suprijanto D. (2022). A Novel Rule for Designing Tri-Stages Piecewise Linear NLFM Chirp. 2022 International Conference on Radar, Antenna, Microwave, Electronics, and Telecommunications (ICRAMET), IEEE, pp. 62-67, DOI: 10.1109/ICRAMET56917.2022.9991201.
13. Selim M. G., Mabrouk G. G., Elsherif A. K., et al. (2023). Effective reduction of sidelobes in pulse compression radars using NLFM signal processing approaches. Journal of Physics: Conference Series, 2616(1): 012034, DOI: 10.1088/1742-6596/2616/1/012034.
14. Mahipathi C., Pardhasaradhi B. P., Gunnery S., et al. (2024). Optimum Waveform Selection for Target State Estimation in the Joint Radar-Communication System. IEEE Open Journal of Signal Processing, Vol. 5, pp. 459-477, DOI: 10.1109/OJSP.2024.3359997.
15. Argenti F., Facheris L. (2020). Radar Pulse Compression Methods Based on Nonlinear and Quadratic Optimization. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 59, Iss. 5, pp. 3904-3916, DOI: 10.1109/TGRS.2020.3010414.
16. Ping T., Song C., Qi Z., et al. (2024). PHS: A Pulse Sequence Method Based on Hyperbolic Frequency Modulation for Speed Measurement. International Journal of Distributed Sensor Networks, Vol. 2024, Article № 6670576, 11 p., DOI: 10.1155/2024/6670576.
17. Valli N. A., Rani D. E., Kavitha C. (2020). Performance Analysis of NLFM Signals with Doppler Effect and Background Noise. International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), Vol. 9, Iss. 3, pp. 737-742, DOI: 10.35940/ijeat.B3835.029320.
18. Kavitha C., Valli N. A., Dasari M. (2020). Optimization of two-stage NLFM signal using Heuristic approach. Indian Journal of Science and Technology, Vol. 13(44), pp. 4465-4473, DOI: 10.17485/IJST/v13i44.1841.
19. Chukka A. and Krishna B. (2022). Peak Side Lobe Reduction analysis of NLFM and Improved NLFM Radar signal. AIUB Journal of Science and Engineering (AJSE), Vol. 21, Iss. 2, pp. 125-131, DOI: 10.53799/ajse.v21i2.440.
20. Widyantara M. R., Sugihartono, Suratman F. Y., Widodo S., Daud P. (2018). Analysis of Non Linear Frequency Modulation (NLFM) Waveforms for Pulse Compression Radar. Jurnal Elektronika dan Telekomunikasi (JET), Vol. 18(1), pp. 27-34, DOI: 10.14203/jet.v18.27-34.
21. Zhuang R., Fan H., Sun Y., et al. (2020). Pulse-agile waveform design for nonlinear FM pulses based on spectrum modulation. IET International Radar Conference (IET IRC 2020), Vol. 2020, Iss. 9, DOI: 10.1049/icp.2021.0700.
22. Ghavamirad J. R., Sadeghzadeh R. A., Sebt M. A. (2025). Sidelobe Level Reduction in the ACF of NLFM Signals Using the Smoothing Spline Method. arXiv, Electrical Engineering and Systems Science, Signal Processing: arXiv: 2501.06657 [eess.SP], 5 p., DOI: 10.48550/arXiv.2501.06657.
23. Kostyria, O. O., Нryzo, A. A., Dodukh, O. M., et al. (2023). Mathematical Model of the Current Time For Three-Fragment Radar Signal With Non-Linear Frequency Modulation. Radio Electronics, Computer Science, Control, Vol. 3(63), pp. 17-26, DOI 10.15588/1607-3274-2023-3-2.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 О. О. Костиря , А. А. Гризо, О. М. Додух, Ю. С. Соломоненко, В. В. Варваров
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
