雷达信号分析与处理第六章.ppt

顾￿￿￿￿陈雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号Ø6.1 概述Ø6.2 二相编码信号Ø6.3 二元伪随机序列（M序列，Barker序列）Ø6.4 二相编码信号的处理Ø6.5 二相编码信号多普勒敏感性Ø6.6 多相编码信号简介 2雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号6.1 概述理想模糊图（图钉型）特点：（1） 能给出良好的邻近目标的距离和速度分辨能力及测距、测速精度2）不存在距离和多普勒耦合，不存在测量的多值问题3）对多普勒是敏感的4）如果观察目标附近存在强干扰信号，强干扰信号的基底同样要掩盖弱信号的回波3雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号6.2 二相编码信号一、二相编码信号基本概念将宽矩形脉冲信号分成许多个彼此相接的短脉冲〔称子脉冲或码元〕，每个脉冲的宽度相同、载频相同但是每个脉冲之间载频的相位不同，彼此间有特定的关系4雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号二、二相编码信号的频谱5雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号改写为结论:①频谱形状②频谱宽度③时宽带宽积④大时宽带宽积信号6雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号三、二相编码信号的模糊函数7雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号特点：①主峰（码长相同都一样） ②旁瓣③敏感性；对称性8雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号五、模糊函数的切割1. 二相编码信号的自相关函数（ 切割）9雷达信号分析与处理-5TT2T3T4T5T0-4T-3T-2T-T第六章 相位编码脉冲信号结论：①{Ck}决定自相关函数形状②主峰高度，旁瓣电平③非周期性2. 切割10雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号结论：①主峰②时移③旁瓣④多普勒敏感3. 切割结论:二相编码信号和时宽为PT的单载频矩形脉冲信号、线性调频脉冲信号一样，具有相同的测速性能。

11雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号6.3 二元伪随机序列二元伪随机序列一、二元随机序列和二元伪随机序列特性：①平衡性 ②蝉联性③自相关函数区别：①有限/无限②频谱③重复实现二、最大长度序列（M序列）1、产生：n级线性反馈移位寄存器 M序列的周期为： 反馈联接方式共有： 12雷达信号分析与处理寄存器号寄存器号I IIIIIIIII输输 出出初始状态初始状态0010无无第一状态第一状态10010 （＋）（＋）第二状态第二状态11001 （－）（－）第三状态第三状态11100 （＋）（＋）第四状态第四状态01110 （＋）（＋）第五状态第五状态10111 （－）（－）第六状态第六状态01011 （－）（－）第七状态第七状态00101 （－）（－）第八状态第八状态10010 （＋）（＋）第九状态第九状态11001 （－）（－）第六章 相位编码脉冲信号2、、模糊函数特点：①图钉型；②多峰；③旁瓣电平变化规律13雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号3、自相关函数（周期性）方法一：方法二： 序列 ― ― ―＋＋－＋ ― ― ―＋＋－＋ ― ― ―＋＋－＋（不移位 ） ― ― ―＋＋－＋ ― ― ―＋＋－＋ ― ― ―＋＋－＋（移1位） ＋― ― ―＋＋－ ＋― ― ―＋＋－ ＋― ― ―＋＋－（移2位） －＋― ― ―＋＋ －＋― ― ―＋＋ －＋― ― ―＋＋结论：①双值电平，MSR=20logP；②多峰；③P→∞， ；④周期性自相关函数。

周期的选择：① ；②14雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号4. M序列截短序列序列截短序列（1）定义从M序列 中截取一个周期形成的码截取位置任意，但其性能不一样2）自相关函数 + － + + － －－ 原序列 －－－ + + － + 镜像序列 ———————————————— － + － － + + + － + － － + + + － + －－ + + + + － + + － － － + － + + － － － － + － － + + + 代数和 + － + + － － － ————————————————— -1，0，-1，0，-1，0，7，0，-1，0，-1，0，-115雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号原序列 {+ - + + - - -} :[7，0，-1，0，-1，0，-1]截断序列{+ - + + - - -}：[7，0，-1，0，-1，0，-1] {- - + - + + -}：[7，-2，-1，1，-3，0，1] {- + - + + - -}：[7，-2，-1，0，-1，0，1]结论：①自相关函数非双值电平，旁瓣与截取位置有关； ② ；③非周期.16雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号三、三、 巴克（巴克（Barker）序列）序列1. 定义2. 频谱（13位巴克码为例）{Ck=＋＋＋－－－＋－－＋－ } 17雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号3、模糊函数特点特点：：①①单峰单峰②② 轴分布，轴分布， 轴分布轴分布③③旁瓣旁瓣4、自相关函数 特点特点：：①①主旁瓣形状主旁瓣形状② ② MSR=22.3dB ③③与白噪声自与白噪声自相关函数相似相关函数相似18雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号5、性能 13位巴克码和同样时宽线性调频信号比较。

位巴克码和同样时宽线性调频信号比较 ①、距离分辨力高（1）有效带宽19雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号距离自相关函数线性调频信号 巴克码 ②、速度分辨力相同 两种信号的时宽相同时，其速度分辨力相同，因为它们的有效时宽都是由时宽 决定 （模糊图在多普勒轴交点相同）20雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号③、测距精度高④、旁瓣电平⑤、压缩比⑥、多普勒敏感信号⑦、码型捷变21雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号6 增加巴克码长度的方法增加巴克码长度的方法(1)、概念 组合巴克码就是用某一个巴克码作为基本码元〔称为内码〕，组成另一个新的巴克码〔称为外码〕[++-+，++-+， ++-+， ++-+， ++-+，- -+-， - -+-， ++-+， ++-+， - -+-， ++-+， - -+-， ++-+， ](2)、自相关函数计算①公式22雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号用三位巴克码组成四位巴克码 23雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号②简便法原则：a. 把外码和内码的自相关函数相乘； 即用外码的自相 关函数的每个值，逐项对内码自相关函数值进行加权； b. 把乘积按内码长度进行分段； c. 找出对称轴，用“对称迭加”对相关值进行修正。

例6.1：R0=[3，0，-1],Ri=[2，-1][3，0，-1] ×[2，-1][6，-3 ︳0，0 ︳ -2，1]修正后：[6，-3 ︳0，1 ︳ -2，1]24雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号例6.2：R0=[4，-1，0，1]，Ri=[3，0，-1][4，-1，0，1] ×[3，0，-1]=[12，0，-4︳-3，0，1︳0，0，0︳3，0，-1]修正后：[12，1，-4，-3，0，1，0，-1，0，3，0，-1]③按25雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号6.4、、 二相编码信号的处理二相编码信号的处理一、匹配滤波器特性 26雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号以｛＋＋＋－＋｝的5位巴克码为例 27雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号二、二相编码信号的处理方法（1）、4路变2路（2）、时域处理28雷达信号分析与处理LPFADCLPFADCTTTTTTTT子脉冲MF子脉冲MF第六章 相位编码脉冲信号三、组合巴克码的处理外码匹配滤波器：延迟时间为PT（P为内码码长）内码匹配滤波器：子脉冲宽度T29雷达信号分析与处理子脉冲匹配滤波器外码匹配滤波器内码匹配滤波器第六章 相位编码脉冲信号6.5、、 二二相编码信号多普勒敏感问题相编码信号多普勒敏感问题一、概念 当存在多普勒频率时，主峰主峰要下降，旁瓣旁瓣要增加，主旁瓣比要降低。

二、影响主旁瓣比的因素 主峰的变化主峰的变化:1、M序列：处理时间2、PN码：PT3、PN码集：PTr4、Barker码：PT 30雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号 31雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号三、解决方法 1. 多普勒补偿（变本振） 2. 修正匹配滤波器 3. 补偿式旁瓣抑制滤波器32雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号6.6 多相编码信号简介多相编码信号简介一、概念 二相编码信号：BPSK；四相编码信号：QPSK，多相编码信号二、弗兰克[Frank]多相编码（基本相移 ： ）33雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号 34雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号 35雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号三、zadoff信号36雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号四、泰勒四相码子脉冲具有半余弦形状，其邻子脉冲的相位变化限制在 之间37雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号 38雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号 39雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号相位编码的应用1、基于伪随机二相码的某雷达系统40雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号2、基于伪随机序列的某超声测距仪41雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号3、某混沌相位编码信号发生器42雷达信号分析与处理第六章 相位编码脉冲信号作 业1、写出由4位巴克码[+ + - +]作为基本码元（内码），组成一个新的7位巴克码[+ + + - - + -]（外码）的编码形式，计算出该码的距离自相关函数，并绘出处理系统的结构示意图。

2、PN截断码序列和M序列的距离自相关函数有何区别？3、以M序列信号处理方法为例，说明相关器和匹配滤波器的关系 43雷达信号分析与处理。