脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用。
14页1、脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用 专业:信息对抗技术 班级:0213010 学生姓名:张宇新 02123060 柯炜鑫 02123049 石星宇 02123010 指导教师:魏青 1 目录目录 脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用1 一、 引言1 二、 脉冲压缩信号1 三、 线性调频信号分析2 3.1 线性调频信号概述2 3.2 脉冲压缩处理3 3.3 线性调频信号的产生原理3 四、匹配滤波器设计4 4.1 匹配滤波器的概述4 4.2 匹配滤波器的原理5 五、线性调频脉冲压缩的实现6 5.1 脉冲压缩预处理6 5.2 脉冲压缩处理的实现6 5.3 脉冲压缩处理仿真7 六、 脉冲压缩技术的应用8 七、小结9 附录:10 脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用 第 1 页 脉冲压缩技术在雷达脉冲压缩技术在雷达信号处理信号处理中的应用中的应用 一、一、引言引言 雷达,是英文 Radar 的音译,源于 Radio Detection and Ranging 的缩写,原 意为“无线电探测和测距”,即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。 因此,雷达也被称为“无
2、线电定位”。 随着雷达技术的迅猛发展,对雷达的最大作用距离、距离分辨力和测量精度 等的要求也越来越高。一方面为了提高雷达系统的最大作用距离,要求信号具有 大的能量,在系统的发射设备峰值功率受限制的情况下,大的信号能量只能靠增 加信号脉冲宽度得到。另一方面为了提高距离分辨力,要求信号脉冲具有大的带 宽。由信号与系统的理论可知,普通信号的时宽带宽积为一常数,所以信号同时 具有大的时宽和带宽是不可能的。 为了解决这一矛盾, 人们开始各种尝试和探索, 力求雷达体制上取得突破。 脉冲压缩技术的出现有效的解决了雷达系统中最大作用距离和距离分辨力 之间的矛盾。 二、二、脉冲压缩信号脉冲压缩信号 脉冲压缩技术是大时宽带宽积信号经过匹配滤波器实现的, 具有大时带宽的 信号通常被称作脉冲压缩信号,不同的信号形式有不同的压缩性能。 常用的脉冲压缩信号有以下三种: 1线性调频信号(LFM) 线性调频信号的主要优点是所用的匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感, 即使回波信号有较大的多普勒频移,仍能用同一个匹配滤波器完成脉冲压缩, 这 将大大简化信号处理系统。 线性调频脉冲压缩技术的主要缺点是脉压后输出旁瓣 较高。
3、适用于对发射功率限制不严且多普勒频率变化范围较宽的雷达系统。 2非线性调频信号(NLFM) 非线性调频脉冲压缩是针对线性调频脉冲压缩雷达的缺点而设计的。 它将有 关的加权因子,采用频率调制的非线性变化来实现,因此在脉冲压缩时既抑制了 旁瓣,又避免了回波信号的损失,但设备比较复杂。适用于对信号峰值功率有限 制且多普勒变化范围较宽的雷达系统。 3相位编码信号 脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用 第 2 页 相位编码脉冲压缩信号有二相制、多相制以及巴克码、伪随机码等类型。 具 有理想的“图钉形”模糊函数,具有很高的时延和多普勒分辨能力,没有距离-多 普勒耦合问题;用数字方法电子最易产生和处理的信号之一,且由于其信号波形 的“随机性”,易实现捷变,有利于提高电子系统的对抗性能,但对多普勒敏感。 适用于多普勒变化范围较窄,且对时间旁瓣电平要求不高的雷达系统。 其中线性调频脉冲信号的诸多优点使其成为脉冲压缩信号的首选, 它也是最 早、应用最广泛的脉冲压缩信号。 三、三、线性调频信号线性调频信号分析分析 线形调频脉冲信号是最早应用于脉冲压缩中的大时宽带宽乘积信号。 对宽脉 冲进行调制,可被认为沿着脉
4、冲的不同部分在相位或频率上设置不同的“标志”。 简单的说,可以认为是通过调制,发射波频率随时间发生线性变化。 3.1 线性调频信号概述线性调频信号概述 线形调频信号是通过非线形相位调制或线形调频(LFM),从而获得大时宽带 宽积的,这种信号称为 chirp 信号,线形调频信号是目前应用最为广泛的一种脉 冲压缩信号。 采用这种信号, 雷达既可获得远作用距离又可以获得高距离分辨力。 它的优点是:所用的匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感。因而可以用一 个匹配滤波器来处理具有不同多普勒频移的信号,这将大大简化信号处理系统。 它的主要缺点是:存在距离与多普勒频移的耦合及匹配滤波器输出旁瓣较高。 为 压低旁瓣采用失配处理,这将降低系统的灵敏度。 一般地,线性调频波形可用如下形式表示: 2 0 ( )( )cos(),0(2.1) 2 c tt s tArecttt 其中, 1 1 2 ( ) 1 0 , 2 t t rect t 为矩形函数。 线形调频信号的包络是矩形脉冲,其脉冲宽度为, 但信号的瞬时载频是随时 间线形变化的。瞬时角频率 i 为 0 ,0(2.2) i d tt dt 脉冲压缩
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