脈沖壓縮匹配濾波模糊函數(shù)

1、脈沖壓縮脈沖壓縮1、理論距離分辨力、理論距離分辨力2、簡(jiǎn)單脈沖波形矛盾、簡(jiǎn)單脈沖波形矛盾3、雷達(dá)信號(hào)理論對(duì)信號(hào)的要求、雷達(dá)信號(hào)理論對(duì)信號(hào)的要求4、脈沖壓縮概念及對(duì)分辨力的改善、脈沖壓縮概念及對(duì)分辨力的改善5、匹配濾波概念、匹配濾波概念6、模糊函數(shù)概念、模糊函數(shù)概念7、脈沖壓縮的原理分析與解釋、脈沖壓縮的原理分析與解釋 頻譜分析法頻譜分析法、矢量相加法矢量相加法、信號(hào)延遲累加法信號(hào)延遲累加法8、LFM信號(hào)脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)方法信號(hào)脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)方法 相關(guān)法相關(guān)法、Stretch處理處理9、典型脈沖壓縮信號(hào)的壓縮比、典型脈沖壓縮信號(hào)的壓縮比2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系2理論距離分辨力理論距

2、離分辨力 雷達(dá)系統(tǒng)的理論距離分辨力：雷達(dá)系統(tǒng)的理論距離分辨力：式中式中c光速，光速，B發(fā)射信號(hào)帶寬發(fā)射信號(hào)帶寬BcR22022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系3對(duì)簡(jiǎn)單的矩形脈沖信號(hào)而言，發(fā)射信號(hào)對(duì)簡(jiǎn)單的矩形脈沖信號(hào)而言，發(fā)射信號(hào)帶寬帶寬B1/ ，其中，其中為發(fā)射脈沖寬為發(fā)射脈沖寬度，則簡(jiǎn)單的脈沖雷達(dá)的距離分辨力為：度，則簡(jiǎn)單的脈沖雷達(dá)的距離分辨力為：距離分辨力越好距離分辨力越好 脈沖寬度脈沖寬度越窄越窄回波信號(hào)越強(qiáng)回波信號(hào)越強(qiáng) 脈沖寬度脈沖寬度越寬越寬（檢測(cè)背景為內(nèi)部噪聲占優(yōu)時(shí)）（檢測(cè)背景為內(nèi)部噪聲占優(yōu)時(shí)）無模糊距離越大無模糊距離越大 脈沖重復(fù)周期脈沖重復(fù)周期Tr越大越大無模糊速度越大無模糊速

3、度越大 脈沖重復(fù)頻率脈沖重復(fù)頻率fr（=1/Tr）越大）越大簡(jiǎn)單矩形脈沖信號(hào)的矛盾簡(jiǎn)單矩形脈沖信號(hào)的矛盾2cR 一對(duì)不可調(diào)和的矛盾一對(duì)不可調(diào)和的矛盾rT簡(jiǎn)單矩形脈沖波形簡(jiǎn)單矩形脈沖波形2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系4雷達(dá)信號(hào)理論結(jié)果雷達(dá)信號(hào)理論結(jié)果測(cè)距精度和距離分辨力主要取決于信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)測(cè)距精度和距離分辨力主要取決于信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)： 為了提高測(cè)距精度和距離分辨力，要求信號(hào)具有為了提高測(cè)距精度和距離分辨力，要求信號(hào)具有大的帶寬大的帶寬。測(cè)速精度和速度分辨力取決于信號(hào)的時(shí)間結(jié)構(gòu)測(cè)速精度和速度分辨力取決于信號(hào)的時(shí)間結(jié)構(gòu)： 為了提高測(cè)速精度和速度分辨力，要求信號(hào)具有為了提高測(cè)速精度和速度

4、分辨力，要求信號(hào)具有大的時(shí)寬大的時(shí)寬。為了提高目標(biāo)發(fā)現(xiàn)能力，要求信號(hào)具有大的能量為了提高目標(biāo)發(fā)現(xiàn)能力，要求信號(hào)具有大的能量： 在系統(tǒng)的發(fā)射和饋電設(shè)備峰值功率受限制情況下，在系統(tǒng)的發(fā)射和饋電設(shè)備峰值功率受限制情況下，大的信號(hào)能量需要大的信號(hào)能量需要加大信號(hào)的時(shí)寬加大信號(hào)的時(shí)寬。需要采用需要采用大時(shí)寬大時(shí)寬T、大帶寬大帶寬B的信號(hào)的信號(hào)大時(shí)寬帶寬積大時(shí)寬帶寬積TB12022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系5脈沖壓縮脈沖壓縮(Pulse Compression)脈沖壓縮脈沖壓縮含義：含義： 脈沖壓縮雷達(dá)發(fā)射寬脈沖脈沖壓縮雷達(dá)發(fā)射寬脈沖T以增大信號(hào)能量，在接收機(jī)中對(duì)回波信號(hào)以增大信號(hào)能量，在接收機(jī)中對(duì)

5、回波信號(hào)加以壓縮處理加以壓縮處理(匹配濾波匹配濾波)以便得到窄的脈沖以便得到窄的脈沖。 在脈沖壓縮系統(tǒng)中，發(fā)射波形通常在脈沖壓縮系統(tǒng)中，發(fā)射波形通常在相位或頻率上被調(diào)制，使得其帶在相位或頻率上被調(diào)制，使得其帶寬寬B1/T。設(shè)信號(hào)經(jīng)脈沖壓縮后的有效脈沖寬度為。設(shè)信號(hào)經(jīng)脈沖壓縮后的有效脈沖寬度為，則，則 =1/B脈沖壓縮比脈沖壓縮比CR (Compression Ratio)： 發(fā)射脈沖寬度發(fā)射脈沖寬度T與系統(tǒng)有效與系統(tǒng)有效(經(jīng)壓縮后的經(jīng)壓縮后的)脈沖寬度脈沖寬度之比之比CR=T/CR=TB 時(shí)間帶寬積時(shí)間帶寬積2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系6時(shí)寬時(shí)寬T帶寬帶寬B脈沖壓縮過程脈沖壓縮過程

6、1、發(fā)射信號(hào)具有、發(fā)射信號(hào)具有非線性相位譜非線性相位譜擴(kuò)展頻譜擴(kuò)展頻譜B1/T2、存在對(duì)應(yīng)的、存在對(duì)應(yīng)的匹配壓縮網(wǎng)絡(luò)匹配壓縮網(wǎng)絡(luò)壓縮脈沖壓縮脈沖T=1/B壓縮壓縮網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系7線線性性調(diào)調(diào)頻頻信信號(hào)號(hào)的的脈脈沖沖壓壓縮縮2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系8包絡(luò)形狀為包絡(luò)形狀為Sinc函數(shù)函數(shù)角頻率調(diào)頻斜率角頻率調(diào)頻斜率=2B/T02022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系9BtBtTtTtsin22sinBt第一組零點(diǎn)之間的寬度可由第一組零點(diǎn)之間的寬度可由求得，即零到零脈沖壓縮寬度為求得，即零到零脈沖壓縮寬度為。 Bnn2)(習(xí)慣上，壓縮脈沖寬度被定義為

7、以下習(xí)慣上，壓縮脈沖寬度被定義為以下兩點(diǎn)間的距離：兩點(diǎn)間的距離： 2Bt因此壓縮脈沖寬度為因此壓縮脈沖寬度為 B1由于由于t=1/(2B)時(shí)，時(shí)，|sin(Bt)/(Bt)|=2/ -4dB，因此脈沖壓縮后的寬度相當(dāng)于輸出，因此脈沖壓縮后的寬度相當(dāng)于輸出峰值以下峰值以下4dB點(diǎn)之間的寬度。實(shí)際上由于點(diǎn)之間的寬度。實(shí)際上由于則脈沖壓縮后的寬度即等效時(shí)寬。則脈沖壓縮后的寬度即等效時(shí)寬。 BdtBtBt1sin2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系10脈沖壓縮對(duì)分辨力的改善脈沖壓縮對(duì)分辨力的改善2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系11主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：1、信號(hào)的時(shí)寬和帶寬可獨(dú)立選擇，解決作用

8、距離與距離分辨力的矛盾。、信號(hào)的時(shí)寬和帶寬可獨(dú)立選擇，解決作用距離與距離分辨力的矛盾。2、在脈沖雷達(dá)發(fā)射設(shè)備峰值功率受限制情況下，脈沖壓縮特別受重視。、在脈沖雷達(dá)發(fā)射設(shè)備峰值功率受限制情況下，脈沖壓縮特別受重視。 設(shè)發(fā)射相同的峰值設(shè)發(fā)射相同的峰值功率功率Pt、具有相同的脈沖重復(fù)周期、具有相同的脈沖重復(fù)周期Tr并要求獲得相同的距并要求獲得相同的距離分辨力，則離分辨力，則 脈沖壓縮系統(tǒng)平均功率脈沖壓縮系統(tǒng)平均功率Pav1=PtT/Tr 簡(jiǎn)單脈沖系統(tǒng)平均功率簡(jiǎn)單脈沖系統(tǒng)平均功率Pav2=Pt/Tr即壓縮比等于脈沖壓縮系統(tǒng)平均功率與簡(jiǎn)單脈沖系統(tǒng)平均功率之比，因此在平均即壓縮比等于脈沖壓縮系統(tǒng)平均功率與

9、簡(jiǎn)單脈沖系統(tǒng)平均功率之比，因此在平均功率及距離分辨力相同時(shí)，采用脈沖壓縮可用加寬脈沖的方法來降低峰值功率。功率及距離分辨力相同時(shí)，采用脈沖壓縮可用加寬脈沖的方法來降低峰值功率。3、脈沖壓縮雷達(dá)在電磁兼容性方面有優(yōu)勢(shì)：由于脈沖壓縮雷達(dá)工作在相對(duì)較寬的、脈沖壓縮雷達(dá)在電磁兼容性方面有優(yōu)勢(shì)：由于脈沖壓縮雷達(dá)工作在相對(duì)較寬的頻帶內(nèi)，具有自己特有的調(diào)制特性和匹配濾波器，因此對(duì)干擾不太敏感。頻帶內(nèi)，具有自己特有的調(diào)制特性和匹配濾波器，因此對(duì)干擾不太敏感。主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：1、最小作用距離受脈沖寬度限制、最小作用距離受脈沖寬度限制Rmin=cT/2 可采用部分壓縮方式解決近區(qū)盲距可采用部分壓縮方式解決近區(qū)

10、盲距問題問題2、存在距離旁瓣、存在距離旁瓣 可對(duì)發(fā)射波形可對(duì)發(fā)射波形/匹配濾波器在頻域或幅度上加權(quán)以減小旁瓣匹配濾波器在頻域或幅度上加權(quán)以減小旁瓣P(guān)av1/Pav2=T/ = CR2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系12匹配濾波匹配濾波(Matched Filter)2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系13白噪聲背景下的匹配濾波白噪聲背景下的匹配濾波2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系142022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系15輸入回波信號(hào)輸入回波信號(hào)si(t-t1)輸出信號(hào)頻譜輸出信號(hào)頻譜|Si()|2exp-j(t1+)2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系16色噪聲背景

11、下的匹配濾波可以等價(jià)為一白化濾波器與白噪聲背景下的匹配濾波器色噪聲背景下的匹配濾波可以等價(jià)為一白化濾波器與白噪聲背景下的匹配濾波器的級(jí)聯(lián)，可參考：的級(jí)聯(lián)，可參考：段鳳增編著，段鳳增編著，信號(hào)檢測(cè)理論信號(hào)檢測(cè)理論，第二版，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，第二版，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002回波信號(hào)回波信號(hào)si(t-t1)2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系17匹配濾波器是最優(yōu)線性濾波器，具有以下特點(diǎn)：匹配濾波器是最優(yōu)線性濾波器，具有以下特點(diǎn)：1、匹配濾波器的輸出信噪比匹配濾波器的輸出信噪比2E/N0只與輸入信號(hào)能量有關(guān)，與信號(hào)波形只與輸入信號(hào)能量有關(guān)，與信號(hào)波形無關(guān)無關(guān)。(此結(jié)論僅適用于白噪聲背景，

12、在色噪聲條件下存在波形優(yōu)化的問此結(jié)論僅適用于白噪聲背景，在色噪聲條件下存在波形優(yōu)化的問題，即應(yīng)使信號(hào)的頻譜盡量避開干擾的功率譜題，即應(yīng)使信號(hào)的頻譜盡量避開干擾的功率譜)2、匹配濾波器的脈沖響應(yīng)匹配濾波器的脈沖響應(yīng)hC(t)=s*i(-t)為發(fā)射信號(hào)的共軛鏡像為發(fā)射信號(hào)的共軛鏡像對(duì)輸入對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理等效對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理。信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理等效對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理。3、匹配濾波器的幅頻特性與發(fā)射信號(hào)的幅頻特性一致匹配濾波器的幅頻特性與發(fā)射信號(hào)的幅頻特性一致：對(duì)輸入信號(hào)較強(qiáng)：對(duì)輸入信號(hào)較強(qiáng)的頻率成分給予較大的加權(quán)，的頻率成分給予較大的加權(quán)，對(duì)較弱的頻率成分給予較小的加權(quán)。對(duì)較弱

13、的頻率成分給予較小的加權(quán)。 匹配濾波器的相頻特性與信號(hào)的相位譜互補(bǔ)匹配濾波器的相頻特性與信號(hào)的相位譜互補(bǔ)：輸入信號(hào)中的：輸入信號(hào)中的非線性相非線性相位能都被補(bǔ)償位能都被補(bǔ)償，輸出信號(hào)中僅保留線性相位譜，這樣輸出信號(hào)的各頻率，輸出信號(hào)中僅保留線性相位譜，這樣輸出信號(hào)的各頻率成分在成分在t0時(shí)刻達(dá)到同相相加形成峰值，而其它時(shí)刻不能時(shí)刻達(dá)到同相相加形成峰值，而其它時(shí)刻不能脈沖壓縮脈沖壓縮。匹配濾波與脈沖壓縮匹配濾波與脈沖壓縮2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系18匹配濾波與模糊函數(shù)匹配濾波與模糊函數(shù)2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系19點(diǎn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的近似表示點(diǎn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的近似表示202

14、2-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系20林茂庸，柯有安編著，林茂庸，柯有安編著，雷達(dá)信號(hào)理論雷達(dá)信號(hào)理論，國防工業(yè)出版社，國防工業(yè)出版社，1984. 11，P94進(jìn)一步參考：進(jìn)一步參考：Bassem Mahafza，Matlab Simulations for Radar Systems Design, 2004, p25-302022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系21模糊函數(shù)模糊函數(shù)匹配濾波器輸出匹配濾波器輸出當(dāng)當(dāng)fd=0, x(u)=s(t-tR)時(shí)時(shí)兩者含義一致兩者含義一致2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系22進(jìn)一步可分別定義距離、多普勒頻率模糊函數(shù)以分析距離、速度分辨力：進(jìn)一步可

15、分別定義距離、多普勒頻率模糊函數(shù)以分析距離、速度分辨力：由上式可推得理想線性調(diào)頻脈沖經(jīng)過脈沖壓縮由上式可推得理想線性調(diào)頻脈沖經(jīng)過脈沖壓縮(匹配濾波匹配濾波)后的輸出信號(hào)寬度后的輸出信號(hào)寬度=1/B。2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系23進(jìn)一步對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)雷達(dá)接收到靜止地形進(jìn)一步對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)雷達(dá)接收到靜止地形fd=0的連續(xù)若干回波序列進(jìn)行處理可的連續(xù)若干回波序列進(jìn)行處理可定義定義廣義距離模糊函數(shù)廣義距離模糊函數(shù)，并分解得到方位分辨力因子、距離分辨力因子：，并分解得到方位分辨力因子、距離分辨力因子：(see Ch21 in Radar Handbook, 2nd ed., 1990)2022-7

16、-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系24脈沖壓縮的原理分析、解釋脈沖壓縮的原理分析、解釋 頻譜分析法頻譜分析法頻域解釋頻域解釋 矢量相加法矢量相加法時(shí)域解釋時(shí)域解釋 信號(hào)延遲累加法信號(hào)延遲累加法以以LFM為例直觀解釋為例直觀解釋2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系25設(shè)發(fā)射信號(hào)的頻譜為：設(shè)發(fā)射信號(hào)的頻譜為：則匹配壓縮濾波器的系統(tǒng)傳輸函數(shù)為則匹配壓縮濾波器的系統(tǒng)傳輸函數(shù)為(單位沖激響應(yīng)的傅氏單位沖激響應(yīng)的傅氏變換變換)：匹配濾波器輸出信號(hào)的頻譜為匹配濾波器輸出信號(hào)的頻譜為(輸入發(fā)射信號(hào)輸入發(fā)射信號(hào))：輸出信號(hào)的所有頻譜成分僅含線性相位譜輸出信號(hào)的所有頻譜成分僅含線性相位譜頻譜分析法頻譜分析法頻域頻域

17、02)()()(ftjfjimeefUfHi)()()(fjiiiefUfU022)()()()(ftjimioefUfHfUfU2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系26匹配濾波器時(shí)域輸出信號(hào)為：匹配濾波器時(shí)域輸出信號(hào)為： 壓縮前發(fā)射信號(hào)：壓縮前發(fā)射信號(hào)：矢量相加法矢量相加法時(shí)域時(shí)域ktjkkttfkjittfjiftjoookeaefkUdfefUdfefUtu)()(22)(22200)( )()()(ktjkkfkjftkjifjftjiftjiiikiieaefkUdfefUdfefUtu)()(2)(22)( )()()(2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系27t=t0時(shí)刻壓

18、縮后輸出信號(hào)矢量圖時(shí)刻壓縮后輸出信號(hào)矢量圖各頻譜分量同相相加各頻譜分量同相相加tt0時(shí)刻壓縮后輸出信號(hào)矢量圖時(shí)刻壓縮后輸出信號(hào)矢量圖各頻譜分量相位差較小各頻譜分量相位差較小任意任意t時(shí)刻壓縮前發(fā)射信號(hào)矢量圖時(shí)刻壓縮前發(fā)射信號(hào)矢量圖即使即使t=0時(shí)，各頻譜分量也不同相時(shí)，各頻譜分量也不同相0)(2)(0ttfktok)(2)(fkftktiik0)(2)(0ttfktok2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系28信號(hào)延遲累加法信號(hào)延遲累加法 (1) 接收機(jī)輸入高頻脈沖包絡(luò)接收機(jī)輸入高頻脈沖包絡(luò) (2) 輸入高頻脈沖內(nèi)調(diào)頻特性輸入高頻脈沖內(nèi)調(diào)頻特性 (3) 壓縮網(wǎng)絡(luò)頻率壓縮網(wǎng)絡(luò)頻率時(shí)延特性時(shí)延特

19、性 (4) 壓縮網(wǎng)絡(luò)輸出脈沖包絡(luò)壓縮網(wǎng)絡(luò)輸出脈沖包絡(luò) (5) 匹配濾波器輸入匹配濾波器輸入/輸出波形輸出波形線性調(diào)頻脈沖壓縮的直觀物理解釋線性調(diào)頻脈沖壓縮的直觀物理解釋tiuToutftfdt2f1f01f2f1dt2dt0002dt1dtB真實(shí)形狀為真實(shí)形狀為Sinc函數(shù)函數(shù)先發(fā)射先發(fā)射后發(fā)射后發(fā)射2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系29LFM信號(hào)脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)信號(hào)脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)Correlation Processor結(jié)果：結(jié)果：點(diǎn)目標(biāo)回波時(shí)域可分點(diǎn)目標(biāo)回波時(shí)域可分(時(shí)延不同時(shí)延不同)，頻域不可分，頻域不可分(帶寬均為帶寬均為B)時(shí)域模擬方式時(shí)域模擬方式采用聲表面波采用聲表面波SAW器

20、件器件y(t)=x(t)*hm(t)頻域數(shù)字方式頻域數(shù)字方式采用采用FFT快速算法快速算法(注意計(jì)算線性卷積補(bǔ)零注意計(jì)算線性卷積補(bǔ)零) y(t)=F-1X(f)Hm(f)由回波獲得的基帶復(fù)信號(hào)由回波獲得的基帶復(fù)信號(hào)2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系30線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)方框圖線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)方框圖T/R本振本振(單頻單頻)低通低通濾波器濾波器頻率頻率調(diào)制器調(diào)制器中頻中頻放大器放大器脈沖壓縮脈沖壓縮濾波器濾波器混頻器混頻器發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)視頻視頻放大器放大器接顯示器接顯示器天線天線理想線性調(diào)頻脈沖經(jīng)過脈沖壓縮理想線性調(diào)頻脈沖經(jīng)過脈沖壓縮(匹配濾波匹配濾波)后的輸出為線性調(diào)頻脈沖的自相關(guān)函

21、數(shù)，后的輸出為線性調(diào)頻脈沖的自相關(guān)函數(shù)，其幅度其幅度(或包絡(luò)或包絡(luò))近似正比于近似正比于sinc函數(shù)函數(shù)sin(Bt)/(Bt)，且輸出功率提高，且輸出功率提高BT倍。脈沖倍。脈沖壓縮后的寬度壓縮后的寬度=1/B相當(dāng)于輸出峰值以下相當(dāng)于輸出峰值以下4dB點(diǎn)之間的寬度?？蓞⒖迹狐c(diǎn)之間的寬度。可參考：丁鷺飛等，丁鷺飛等，雷達(dá)系統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)，西北電訊工程學(xué)院出版社，西北電訊工程學(xué)院出版社，1984，p7-10 2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系31 前面討論的方法及框圖主要適用于不進(jìn)行相參處理的前面討論的方法及框圖主要適用于不進(jìn)行相參處理的TWS雷達(dá)系統(tǒng)，由于不進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)，由于不進(jìn)行速度處理，所

22、以不需要獲得行速度處理，所以不需要獲得I、Q雙路信號(hào)，僅對(duì)回波進(jìn)行單本振混頻獲得單路中雙路信號(hào)，僅對(duì)回波進(jìn)行單本振混頻獲得單路中頻寬帶模擬信號(hào)，再對(duì)其采用相關(guān)法實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮、包絡(luò)檢波、目標(biāo)檢測(cè)、距離估頻寬帶模擬信號(hào)，再對(duì)其采用相關(guān)法實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮、包絡(luò)檢波、目標(biāo)檢測(cè)、距離估計(jì)等處理。但對(duì)需要進(jìn)行相參處理的雷達(dá)系統(tǒng)而言，當(dāng)不能采用計(jì)等處理。但對(duì)需要進(jìn)行相參處理的雷達(dá)系統(tǒng)而言，當(dāng)不能采用Stretch方式實(shí)現(xiàn)脈方式實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮時(shí)，只能首先獲得雙路零中頻寬帶模擬信號(hào)沖壓縮時(shí)，只能首先獲得雙路零中頻寬帶模擬信號(hào)(可以采用兩路混頻可以采用兩路混頻+低通濾波的低通濾波的模擬方式或直接中頻采樣數(shù)字正交雙通道處

23、理方式模擬方式或直接中頻采樣數(shù)字正交雙通道處理方式)，然后獲得兩路實(shí)信號(hào)或一路復(fù)，然后獲得兩路實(shí)信號(hào)或一路復(fù)信號(hào)信號(hào)(寬帶信號(hào)寬帶信號(hào))采用相關(guān)法實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮。采用相關(guān)法實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮?？蓞⒖迹嚎蓞⒖迹築assem Mahafza，Matlab Simulations for Radar Systems Design, 2004, p255-261目標(biāo)存在徑向運(yùn)動(dòng)速度會(huì)對(duì)脈沖壓縮產(chǎn)生不利的影響。采用相關(guān)法進(jìn)行脈沖壓縮時(shí)，目標(biāo)存在徑向運(yùn)動(dòng)速度會(huì)對(duì)脈沖壓縮產(chǎn)生不利的影響。采用相關(guān)法進(jìn)行脈沖壓縮時(shí)，影響有兩方面：影響有兩方面：1、回波脈沖寬度會(huì)發(fā)生伸縮回波脈沖寬度會(huì)發(fā)生伸縮(影響信號(hào)輸出功率影響信號(hào)輸

24、出功率); 2、徑向多普勒頻徑向多普勒頻移導(dǎo)致回波中心頻率偏移移導(dǎo)致回波中心頻率偏移。詳細(xì)分析可見上本書。詳細(xì)分析可見上本書p269-272。2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系32LFM信號(hào)脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)信號(hào)脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)Stretch Processor結(jié)果：結(jié)果：點(diǎn)目標(biāo)回波時(shí)域不可分點(diǎn)目標(biāo)回波時(shí)域不可分(時(shí)寬為時(shí)寬為T)，頻域可分，頻域可分(差頻值不同差頻值不同)2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系33Stretch方式實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮主要用于兩種情形（方式實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮主要用于兩種情形（可降低處理信號(hào)帶寬可降低處理信號(hào)帶寬）：）：1）大調(diào)頻周期的）大調(diào)頻周期的LFMCW或準(zhǔn)或準(zhǔn)LFM

25、CW如高頻地波雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)全程壓縮如高頻地波雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)全程壓縮此時(shí)回波延時(shí)遠(yuǎn)小于調(diào)頻周期此時(shí)回波延時(shí)遠(yuǎn)小于調(diào)頻周期(單基地收發(fā)問題可在調(diào)頻周期中加上開關(guān)序列即可單基地收發(fā)問題可在調(diào)頻周期中加上開關(guān)序列即可)，將回波信號(hào)直接與發(fā)射信號(hào)混頻、低通濾波實(shí)現(xiàn)去斜率將回波信號(hào)直接與發(fā)射信號(hào)混頻、低通濾波實(shí)現(xiàn)去斜率(回波延時(shí)對(duì)信號(hào)幅度的影響回波延時(shí)對(duì)信號(hào)幅度的影響可忽略不計(jì)可忽略不計(jì))，這樣不同距離回波信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的差頻，后續(xù)距離分選可通過，這樣不同距離回波信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的差頻，后續(xù)距離分選可通過FFT完完成。成。2）小調(diào)頻周期的）小調(diào)頻周期的LFM脈沖串信號(hào)脈沖串信號(hào)如成像雷達(dá)只能實(shí)現(xiàn)部分距離單元壓縮如成像

26、雷達(dá)只能實(shí)現(xiàn)部分距離單元壓縮將回波信號(hào)與某延時(shí)的發(fā)射信號(hào)混頻、低通濾波將回波信號(hào)與某延時(shí)的發(fā)射信號(hào)混頻、低通濾波(數(shù)字正交雙通道處理時(shí)必須要保留數(shù)字正交雙通道處理時(shí)必須要保留一個(gè)副載頻或中頻一個(gè)副載頻或中頻)實(shí)現(xiàn)某一段距離單元回波去斜率，這樣不同距離回波信號(hào)對(duì)應(yīng)不實(shí)現(xiàn)某一段距離單元回波去斜率，這樣不同距離回波信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的差頻，后續(xù)距離分選可通過同的差頻，后續(xù)距離分選可通過FFT完成。完成?？蓞⒖迹嚎蓞⒖迹築assem Mahafza，Matlab Simulations for Radar Systems Design, 2004, p262-268目標(biāo)存在徑向運(yùn)動(dòng)速度會(huì)對(duì)脈沖壓縮產(chǎn)生不利的

27、影響。采用目標(biāo)存在徑向運(yùn)動(dòng)速度會(huì)對(duì)脈沖壓縮產(chǎn)生不利的影響。采用Stretch方法進(jìn)行脈沖壓方法進(jìn)行脈沖壓縮時(shí)，影響有兩方面：縮時(shí)，影響有兩方面：1、有效可壓縮段減小，、有效可壓縮段減小，信號(hào)輸出功率會(huì)有部分損失信號(hào)輸出功率會(huì)有部分損失(大調(diào)頻大調(diào)頻周期時(shí)基本可忽略不計(jì)周期時(shí)基本可忽略不計(jì)); 2、徑向多普勒頻移導(dǎo)致回波距離位移徑向多普勒頻移導(dǎo)致回波距離位移(可測(cè)得可測(cè)得fd后進(jìn)行補(bǔ)后進(jìn)行補(bǔ)償償)。詳細(xì)分析可見。詳細(xì)分析可見現(xiàn)代雷達(dá)原理現(xiàn)代雷達(dá)原理p488-490。2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系34線性調(diào)頻脈沖線性調(diào)頻脈沖 設(shè)調(diào)頻帶寬為設(shè)調(diào)頻帶寬為B，時(shí)寬為，時(shí)寬為T，則有，則有CR=

28、TB優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)多普勒頻移信號(hào)響應(yīng)引起的性能降低比較不敏感對(duì)多普勒頻移信號(hào)響應(yīng)引起的性能降低比較不敏感(具體分析見講義具體分析見講義)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、線性調(diào)頻存在距離、線性調(diào)頻存在距離速度耦合速度耦合 可以通過補(bǔ)償解耦?？梢酝ㄟ^補(bǔ)償解耦。2、線性調(diào)頻信號(hào)的旁瓣高，最大旁瓣約、線性調(diào)頻信號(hào)的旁瓣高，最大旁瓣約-13.2dB(輸出包絡(luò)近似輸出包絡(luò)近似Sinc函數(shù)函數(shù)) 可以通過幅度加權(quán)抑制距離旁瓣，但主瓣展寬，距離分辨力降低?？梢酝ㄟ^幅度加權(quán)抑制距離旁瓣，但主瓣展寬，距離分辨力降低。幾種典型脈沖壓縮信號(hào)的壓縮比幾種典型脈沖壓縮信號(hào)的壓縮比2022-7-5哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子工程系35頻率步進(jìn)脈沖頻率步進(jìn)脈沖(脈內(nèi)頻率步進(jìn)脈內(nèi)頻率步進(jìn)) 設(shè)發(fā)射子脈沖寬度設(shè)發(fā)射子脈沖寬度T，子脈沖個(gè)數(shù)，子脈沖個(gè)數(shù)N，脈沖總寬度，脈沖總寬度T=NT，第，第k個(gè)子脈個(gè)子脈沖頻率為沖頻率為fk, k=1N，子脈沖頻率步進(jìn)量均等于，子脈沖頻率