脉冲压缩雷达

1 (T )2
3
T / 2
调频常数：
2 T /2 t'(t)dt
T / 2 T /2
dt T / 2
T /2
2
t(2Kt)dt
T / 2 T /2
dt
2BT
3
T / 2
线性调频信号的模糊函数
u(t)
e
jKt 2
,
0,
0tT 0tT
| ( , ) |2| sin ( K )(T | |) (T | |) |2 | | T ( K )(T | |)
时间轴上的切面：
| ( ,0) || sinK (T | |) (T | |) | | | T K (T | |)
| ( ,0) | T | sinB (1 | /T |) | | | T B
| ( ,0) | T | sinB | | | T B
频率轴上的切面：
| (0, ) | T | sinT | T
存
保持
转换
储
匹配滤波 脉冲压缩
信号 滤波器
频谱 分析
检测器 CFAR
数字脉冲压缩
检测 结果
线性调频信号的产生
❖ 无源法产生线性调频信号
窄脉冲冲击法 平衡调制法
❖ 有源法
冲击 信号
中频矩形 带通网络
色散延迟 线
本振
上变频器
整形
功放
无源法
方波产生器
亚控振荡器
选通
冲击 信号
锯齿波电 压产生器
多谐振荡器
B2
3
B / 2
K
有效时宽：
[ | u(t) |2 dt]2
Te
| u(t) |4 dt
[ T / 2 dt]2
T / 2 T /2
T
dt T / 2
均方根时宽：
(2 )2 t2 | u(t) |2 dt
2
| u(t) |2 dt
(2 )2 T / 2 t2dt T / 2 T /2 dt
K
线性调频信号的近似匹配滤波器的频谱特性应满足：
1 幅度谱与信号的频谱相同，即带宽为B的矩形谱 2 相位谱是信号相位谱的共轭
(f ) f 2
K
压缩滤波器的频谱应该是：
H( f )
1
rect (
f
j
)e K
f2
KB
td
1
2
d df
(
K
f 2)
f K
0.5
0
-0.5
-1
0
2
4
6
8
10
12
14
time (us)
frequency spectrum of radar pulse 30
25
20
15
10
ห้องสมุดไป่ตู้
5
0
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
frequency (MHz)
10
15
20
25
线性调频脉冲信号的波形参量
有效带宽：
We
[
| u( f ) |2 df ]2
| u( f ) |4 df
B/2
[ | B / 2 B/2 | B / 2
1 |2 df ]2
K 1 |4 df
B
K
均方根带宽：
(2 )2 f 2 | u( f ) |2 df
02
| u( f ) |2 df
(2 )2 B / 2 f 2 |
B / 2
B/2 | 1
1 |2 df K |2 df
D TB'
脉冲压缩雷达的特点： 1 脉冲宽度与有效频谱宽度这两个参数 可以独立选取，增加了雷达波形设计的 灵活性。 2 通过匹配压缩处理获得高的距离分辨 率 3 宽带信号有利于提高系统的抗干扰能 力
脉冲压缩雷达的缺点： 1 收发系统比较复杂，在信号产生和处 理过程中的任何失真，都将增大旁瓣高 度。 2 存在距离旁瓣，通过加权处理抑制旁 瓣。 3 存在距离和速度耦合，影响测量。
概述
雷达的距离分辨率取决于信号的带宽
r
c 2B
对于普通脉冲雷达，雷达信号的时宽 与带宽满足
T1 B
对于脉冲压缩雷达，雷达信号的时宽 与带宽满足
T B' 1 B' 1
T
这样，经过压缩后雷达信号的时宽为
T' 1 B
压缩后与压缩前雷达信号时宽之比为
T' T
1 TB '
定义雷达信号时宽与带宽的乘积为脉 冲压缩比
脉冲压缩雷达存在条件： 1 发射信号必须具有非线性的相位谱。 2 存在对应的匹配压缩网络。
压缩 网络
脉冲压缩雷达信号处理方式：
中频放大 信号
匹配滤波 脉冲压缩
I/Q 解调
采样 保持
A/D 转换
存
信号
频谱
检测器
储
滤波器
分析
CFAR
检测
结果
模拟脉冲压缩
脉冲压缩雷达信号处理方式：
I/Q信号
采样
A/D
特点： 1 随着多普勒频移，主峰值降低。
2 随着多普勒频移，主峰值产生时移。
3 随着多普勒频移，切割图与辛克函数的失真进一步加大。
线性调频信号的处理
当信号的时间带宽积较大时，线性调频信号的频谱可以近似为：
幅度频谱：
| u( f ) | 1 rect( f ) KB
相位频谱：
(f ) f 2 /4
有源法
线性调频信号的频谱
幅度频谱：
| u( f ) |
1 2K
{[C(u1)
C(u2
)]2
[S(u1)
S(u2 )]2}1/
2
相位频谱：
( f ) f 2 arctg[ S(u1) S(u2) ]
K
C(u1) C(u2)
radar pulse with linear frequency modulation 1