目標分辨脈沖壓縮雷達

目標分辨脈沖壓縮雷達第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日概述雷達的距離分辨率取決于信號的帶寬對于普通脈沖雷達，雷達信號的時寬與帶寬滿足第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日對于脈沖壓縮雷達，雷達信號的時寬與帶寬滿足這樣，經過壓縮后雷達信號的時寬為第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日壓縮后與壓縮前雷達信號時寬之比為定義雷達信號時寬與帶寬的乘積為脈沖壓縮比第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日如果壓縮濾波器是無源的，它本身不消耗能量也不產生能量，滿足能量守恒原理：可見，輸出脈沖的峰值功率增大了D倍若輸入脈沖幅度為A，輸出脈沖幅度為A’，則有：第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日因為噪聲通過壓縮濾波器后，噪聲不會被壓縮，其噪聲電平仍保持在接收機原有的噪聲電平上，所以輸出信噪比也提高了D倍這意味著，接收機的靈敏度提高了，脈沖壓縮雷達的作用距離將提高。第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日脈沖壓縮雷達的優(yōu)點：1脈沖寬度與有效頻譜寬度這兩個參數可以獨立選取，解決了雷達作用距離與距離分辨率之間的矛盾。2通過匹配壓縮處理獲得高的距離分辨率3寬帶信號有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日脈沖壓縮雷達的缺點：1最小作用距離受脈沖寬度的限制。2收發(fā)系統(tǒng)比較復雜，在信號產生和處理過程中的任何失真，都將增大旁瓣高度。3存在距離旁瓣，通過加權處理抑制旁瓣。4存在距離和速度耦合，影響測量。第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日脈沖壓縮雷達存在條件：1發(fā)射信號必須具有非線性的相位譜。2存在對應的匹配壓縮網絡。壓縮網絡第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日脈沖壓縮的原理頻譜分析方法信號延遲積累方法同相位矢量相加方法第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日設發(fā)射信號的頻譜為：則，匹配壓縮濾波器的頻譜應為：經過匹配壓縮濾波器后的輸出應為：頻譜分析方法第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日接收機輸入的高頻脈沖的包絡輸入高頻信號的時間--頻率特性信號壓縮的頻率--時延特性壓縮脈沖輸出信號延遲積累方法fffttf1fff2td2td1f1f2T’Ttd1td2第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日存在下述關系：因為所以第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日同相位矢量相加方法f壓縮前信號頻譜矢量圖壓縮后信號頻譜矢量圖f第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日脈沖壓縮雷達信號處理方式：匹配濾波脈沖壓縮I/Q解調信號濾波器存儲采樣保持A/D轉換頻譜分析檢測器CFAR中頻放大信號檢測結果模擬脈沖壓縮第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日脈沖壓縮雷達信號處理方式：采樣保持A/D轉換頻譜分析信號濾波器存儲匹配濾波脈沖壓縮檢測器CFAR檢測結果數字脈沖壓縮I/Q信號第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻信號的產生無源法產生線性調頻信號

窄脈沖沖擊法平衡調制法有源法第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日中頻矩形帶通網絡色散延遲線方波產生器功放上變頻器整形本振沖擊信號無源法第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日亞控振蕩器多諧振蕩器鋸齒波電壓產生器選通沖擊信號有源法第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻信號的頻譜幅度頻譜：相位頻譜：第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻信號的頻譜當雷達信號時間帶寬積遠遠大于1時，存在近似相位頻譜：第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日clear%信號產生T=10*10^-6;%pulsewidthB=10*10^6;%frequencybandwidthK=B/T;%frequencymodulationratioN=2048;%samplesnumbert=0:T/N:T;%timeseriessi=exp(-j*pi*K*t.^2);%signalgenerationso=fft(si);subplot(2,1,1);plot(fftshift(abs(so)))subplot(2,1,2);plot(fftshift(angle((so))));第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻脈沖信號的波形參量有效帶寬：第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日均方根帶寬：第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日有效時寬：第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日均方根時寬：第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日調頻常數：第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻信號的模糊函數第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日時間軸上的切面：第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日頻率軸上的切面：特點：隨著多普勒頻移，主峰值降低。隨著多普勒頻移，主峰值產生時移。隨著多普勒頻移，切割圖與辛克函數的失真進一步加大。第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻信號的處理當信號的時間帶寬積較大時，線性調頻信號的頻譜可以近似為：幅度頻譜：相位頻譜：第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻信號的近似匹配濾波器的頻譜特性應滿足：1幅度譜與信號的頻譜相同，即帶寬為B的矩形譜2相位譜是信號相位譜的共軛壓縮濾波器的頻譜應該是：第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日近似匹配濾波器的輸出近似匹配濾波器的輸入信號為其中為信號的多普勒頻移，這個信號的頻譜為第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日近似匹配濾波器的頻率特性應該是其幅度頻譜為其相位頻譜為近似匹配濾波器的頻譜為第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日經過近似匹配濾波器的壓縮后的頻譜為當為某一固定值，近似匹配濾波器輸出的波形為第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日改變積分次序，上式可寫為第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日令第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日代入上式，經過簡化，有再令第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日因為存在下列關系近似匹配濾波器的輸出最后可以寫為第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日輸出信號的包絡為第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日比較近似匹配濾波器的輸出和模糊函數的結果近似匹配濾波器的輸出包絡為線性調頻信號的模糊函數為由此可見，近似匹配濾波器的輸出結果和模糊函數的結果是對應的第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻信號的數字處理方法A/DA/D快速付里葉正變換頻譜相乘快速付里葉反變換包絡檢波A/DA/D只讀存儲器存有平方相位項本振相干檢波數字處理方法第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日假定輸入信號為本振信號為經過相干檢波，輸出兩路信號為第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日線性調頻信號的加權處理旁瓣抑制的意義加權函數的形式失配處理的成對回波理論第四十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日旁瓣抑制的意義線性調頻信號通過匹配壓縮濾波器后，輸出壓縮脈沖的包絡近似為辛克形狀，其中最大的第一對旁瓣為主峰電平的-13.2dB，在多目標環(huán)境中，這些旁瓣會淹沒附近較小目標的主信號，引起目標丟失。為了提高分辨多目標的能力，必須采用旁瓣抑制或簡稱加權技術。加權技術實際上是對信號進行失配處理，所以它不僅使旁瓣得到抑制，同時使輸出信號包絡主瓣降低，變寬。換句話說，旁瓣抑制是以信噪比損失及距離分辨率變壞作為代價的。第四十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日加權函數的形式如何選擇加權函數，涉及到最佳準則的確定，最佳的加權函數理論上應為多爾夫--切比雪夫函數。但這種理想函數是難以實現的，因此實際上采