雷达频域脉压系统的设计

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雷达波形设计与LFM信号处理(雷达脉冲压缩)

雷达波形设计与LFM信号处理(雷达脉冲压缩)本文关键词：雷达脉冲压缩,波形设计,二相编码信号,旁瓣抑制,检测与参数估计,反辐射导弹,抑制滤波器,分数阶,线性调频,回波,变换,多普勒频移,脉压,信噪比损失,时域信号,匹配滤波,模糊函数,联合分辨,距离旁瓣,峰值旁瓣电平雷达波形设计与线性调频(LFM)信号的处理在雷达系统中占有重要的位置。

本文主要研究了雷达脉冲压缩波形的设计、脉压旁瓣抑制体制的性能分析与改进、旁瓣抑制滤波器的设计、LFM信号的分析与处理特别是反辐射导弹的检测与参数估计。

现代雷达技术中广泛使用LFM信号，对LFM信号的处理至关重要。

雷达信号中线性调频项的产生有两种原因，一是人为因素有意产生的，如脉冲压缩技术中使用的LFM信号；二是目标本身客观存在的，如导弹的主动飞行段、飞机的机动飞行等产生的加速度，以及目标与雷达平台相对运动所产生的雷达回波信号中的线性调频项，如合成孔径雷达(SAR)回波、反辐射导弹回波等。

常规的雷达脉冲压缩波形有LFM信号和相位编码信号。

LFM信号的模糊函数为斜刀刃形，优点是对多普勒频移不敏感，但时频联合分辨率差，脉压输出的峰值旁瓣电平高达-13.2dB；二相编码信号如13位Barkei。

码具有图钉状的模糊函数，因而时频联合分辨率好，且脉压输出的峰值旁瓣电平相对较低，为-22.2dB，但对多普勒频移敏感。

本文提出了一类新的脉压信号——二次伸缩二相编码信号，将具有特定Fourier级数展开系数的波形在时域进行二次伸缩，采样，并符号化为二值序列，即得到这类二次伸缩二相编码信号。

信号本身兼有线性调频和调相，因而其模糊函数为刀刃型和图钉型的复合形状，对多普勒频移不敏感及有较好的距离一速度联合分辨率，且其峰值旁瓣可低于-30dB。

脉压波形经匹配滤波后，除了主瓣，尚存在不希望的距离旁瓣，影响了雷达对多目标的探测。

对于LFM这类复信号，传统的旁瓣抑制方法是在匹配滤波后引入加权网络，在频域进行加权处理，使旁瓣降低。

雷达脉冲压缩系统的设计及应用实践探微

雷达脉冲压缩系统的设计及应用实践探微摘要：雷达是现代军事和探测中重要设备，主要是采用无线电探测和测距的方式对目标的具体位置和真实距离进行探测，具有良好的探测质量和应用价值。

但是在实际的雷达使用过程中，会出现一些信噪比损失的问题，影响雷达的探测精度和探测的可靠性，因此，需要科学的对雷达脉冲压缩系统进行设计。

以下本文就雷达脉冲压缩系统的设计展开探讨，并结合实际情况，对雷达脉冲压缩系统的应用实践进行阐述，旨在为相关技术人员提供参考，促使雷达探测的精度和灵敏度的有效提高，扩大雷达的应用范围。

关键词：雷达脉冲压缩系统；设计；应用实践雷达是现代探测中的重要设备，为了实现雷达的探测精度和探测质量的提升，需要科学的对雷达的信噪比和距离旁瓣。

在实际的雷达使用过程中，如果提高脉冲信号可以有效的提高雷达的距离分辨能力，但是会对雷达接收信号的信噪比造成影响，为了调和雷达信噪比和距离分辨能力之前的关系，需要科学的对雷达脉冲压缩系统进行设计，从而使得雷达的探测精度和准度性能够得到有效的控制。

完成雷达脉冲压缩系统的设计后，合理的对其进行应用，充分发挥雷达脉冲压缩系统的能力，推动雷达相关产业的持续健康发展。

一、雷达脉冲压缩系统的相关概述雷达脉冲压缩系统，主要是对雷达发射的脉冲心心好进行处理，促使雷达所发出的脉冲信号呈现宽脉冲信号的形式，通过接收装置对其进行处理，输出窄脉冲信号。

雷达脉冲压缩系统，可以有效的提高雷达的作用距离和远距离的分辨能力，促使雷达的功能性和可靠性得到进一步的提升。

为了实现雷达脉冲压缩系统的设计，需要科学的对脉冲压缩技术进行使用，可以有效的调节雷达作用距离和远距离分辨能力关系的有效途径，采用宽发射、窄接收的方式，使得雷达的探测距离和精度得到有效的提升。

针对脉冲压缩的主要手段有：（1）线性调频是一种简单的信号类型，线性调频后的脉冲信号的信噪比对多普勒频移的感知不明显，在雷达脉冲压缩中具有良好的应用价值。

（2）非线性调频同样是雷达的脉冲压缩技术的手段之一，在实际的应用过程中，可以不对时间与频率进行加权，效果可靠，但是受到一些因素的影响，使得现象调频的应用频率不高。

雷达侦察设备对脉内调频信号分选识别方法

雷达侦察设备对脉内调频信号分选识别方法引言雷达侦察设备是军事领域中重要的侦察装备，能够通过发射和接收电磁波来获取目标信息，在军事侦察和探测方面发挥着重要作用。

脉内调频信号是一种常见的雷达信号类型，它具有频率随时间变化的特点，因此对于雷达侦察设备来说，如何对脉内调频信号进行分选识别是一项关键的技术挑战。

本文将介绍一种基于数字信号处理的脉内调频信号分选识别方法，以期提高雷达侦察设备对脉内调频信号的识别精度和效率。

一、脉内调频信号的特点脉内调频信号是一种频率在脉内连续变化的信号，其频率特性使得它在信号处理过程中具有一定的特殊性。

脉内调频信号可以通过频率调制技术实现，其频率随时间连续变化的特点使得其在频谱上呈现出一定的频率扩展特性。

这种频率扩展特性使得脉内调频信号在频谱分析过程中比传统的常频信号更加复杂。

脉内调频信号的频率随时间变化，使得其在时间域上呈现出一定的不稳定性，因此在时域信号处理过程中也需要考虑该特点。

二、脉内调频信号的分选识别方法1. 时频分析方法时频分析方法是一种基于瞬时频率的信号分析方法，在对脉内调频信号进行分选识别时具有一定的优势。

通过时频分析方法可以将信号在时域和频域上的特性进行综合分析，从而获取信号的瞬时频率和瞬时幅度信息。

在脉内调频信号的分选识别过程中，可以通过时频分析方法获取信号的瞬时频率特性，进而进行信号类型的分选识别。

常见的时频分析方法包括短时傅里叶变换(STFT)、时频分布和小波变换等，通过这些方法可以获取到脉内调频信号的时频信息，为信号的分选识别提供有力的支持。

2. 脉压技术脉压技术是一种常见的雷达信号处理技术，它可以有效地对雷达信号进行脉冲压缩，提高信噪比和分辨率。

对于脉内调频信号而言，脉压技术也可以被应用到信号的分选识别中。

通过脉压技术可以将脉内调频信号进行压缩处理，增强信号的频率特征，进而方便进行信号的频谱分析和瞬时频率提取。

脉压技术在脉内调频信号的分选识别过程中具有一定的应用潜力，可以提高信号的识别精度和灵敏度。

基于FPGA的雷达脉冲压缩系统设计

基于FPGA的雷达脉冲压缩系统设计作者：四川航天技术研究院胡晓军日期：2007-1-1脉冲压缩技术是指对雷达发射的宽脉冲信号进行调制(如线性调频、非线性调频、相位编码)，并在接收端对回波宽脉冲信号进行脉冲压缩处理后得到窄脉冲的实现过程。

脉冲压缩有效地解决了雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾，可以在保证雷达在一定作用距离下提高距离分辨率。

线性调频信号的脉冲压缩脉冲压缩的过程是通过对接收信号s(t)与匹配滤波器的脉冲响应h(t)求卷积的方法实现的。

而处理数字信号时，脉压过程是通过对回波序列s(n)与匹配滤波器的脉冲响应序列h(n)求卷积来实现的。

匹配滤波器的输出为：（1）依据式（1）的实现方法叫做时域相关法。

根据傅里叶变换理论，时域卷积等效于频域相乘，因此，式（1）可以采用快速傅里叶变换（FFT）及反变换(IFFT)在频域内实现，称为频域快速卷积法。

用频域方法实现数字脉压，其基本原理是先对外部采样信号进行快速傅里叶变换(FFT)以求得回波信号频谱S(w)，再将S(w)与匹配滤波器频谱H(w)进行乘积运算，最后对乘积结果进行快速傅里叶逆变换(IFFT)得到脉压结果Y(n)，用公式表示为（2）频域快速卷积法的原理如图1所示，存储器中存储的是匹配滤波器传递函数H(k)。

图1 频域脉冲压缩原理框图依据匹配滤波理论，数字匹配滤波器的脉冲响应h(n)及传递函数H(k)为h(n)＝s1(-n)，H(k)=s1(k) （3）其中， s(n)为雷达发射信号序列；S(k)为信号序列频谱。

数字脉冲压缩系统1 系统构成和硬件设计本系统是单脉冲雷达信号处理机的一部分，由于单脉冲雷达所需要处理的距离、方位/俯仰两路信号来自同一发射信号源的目标反射回波，要求对两路信号进行同时、同频ADC采样和完全相同算法的脉冲压缩处理。

针对这一特点，雷达数字脉冲压缩系统将相同的脉冲压缩处理功能移至两片FPGA芯片内。

由于对雷达体积、重量、功耗等指标有特殊要求，本系统采用二个通道的脉冲压缩处理硬件结构，即方位和俯仰两路信号分时共用一个脉冲压缩通道。

雷达原理与系统-雷达信号波形与脉冲压缩(二)

冲已经完全发射。这就限制了雷达的最小作用距离
Rmin
cT
2
2Rmin
2 Rmin
,T
tr '
因此， T 可按下式选择： T
c
c
tr ' 为收发开关恢复时间，一般取(1~2)s。
（3）从雷达的作用距离及其对能量的要求，对远距离的探测通常使用带
调制的宽脉冲信号。为了解决近距离盲区的问题，经常发射窄脉冲补盲。
vr ,u
fr
2
fr
Ru
vr,u
1000 Hz
150 km
50 m/s
250 Hz
600 km
12.5 m/s
5000 Hz
30 km
250 m/s
4.6 距离与多普勒模糊
脉冲重复频率PRF的选择必须考虑避免产生距离和多普勒模糊，并使得
雷达的平均发射功率降到最低。不同PRF对应的距离和多普勒模糊如下表
两种PRF为：
f r1 N f rd =59 1.5e3=88.5 (kHz)
f r 2 ( N 1) f rd =60 1.5e3=90 (kHz)
对应的无模糊距离为
Ru1
c
300e6
=
1.695 (km)
2 f r1 2 88.5e3
Ru 2
c
300e6
=
1.667 (km)
PRF不能低于目标的最大多普勒频移的2倍，否则雷达无法分辨目标的
多普勒信息。
若目标可能的最大径向速度 vr max
多普勒频移为 f d max ，则PRF选取
对应的最大
f r 2 f d max
2vr max

线性调频脉冲压缩雷达的设计报告ppt

-3
-2
0 1 t/s chirp信号的虚部
-1
2
3
4
5
4 2
时宽T为10us 0 带宽为B为40MHz
-2 -4 -5
-4 -3 -2 0 1 t/s chirp信号的45 虚部
40
-1
2
3
4
5
chirp信号的幅频特性
-4
-3
-2
-1
0 t/s
1
2
3
4
5
4 2 0 -2 -4 -5
总括
线性调频脉冲压缩雷达仿真
• 雷达的基本原理
• 线性调频信号
• 脉冲压缩过程 • 加权抑制旁瓣技术
• 雷达系统的仿真过程
雷达基本原理
天线收发转换开关发射机接收的电磁波 R 噪声接收机信号处理机显示器
发射的电磁波目标
抽象出来的流程图
雷达的基本原理
Tr (a )
可以独立选取脉冲宽度与有效频谱宽度这两个参数，从而增加雷达波形设计的灵活性。 • 通过匹配压缩处理，获得较高的距离分辨率。
• 宽带信号有利于提高系统的抗干扰能力。
旁瓣抑制技术
• 目标的反射面差别很大。强信号的压缩脉冲的副瓣可能覆盖或者干扰弱信号的反射波形。在这个时候就需要用加权技术来抑制旁瓣，使得弱信号的波形显现出来。
• 加权技术的做法通常是用匹配滤波器的频率响应乘上某个适当的函数。例如窗函数, 常用的窗有: 矩形窗、三角窗、汉宁窗、汉明窗。
旁瓣抑制
• 框图：
• 使用加权函数来降低脉冲压缩谱的旁瓣电平，其代价是主瓣分辨率的损失和峰值的降低（即SNR的损失）。

两种雷达信号脉压性能的比较和分析

ＨＦＭ信号相位函数为
（４）
Ｏ
—
２Ｏ
－４０
－６０
５
＿４
— ３
—２
—１
Ｏ
１
２
３
４
５
时间／／ｔｓ
式中，Ａ为信号幅度；Ｔ为脉冲宽度；ｒｅｃｔ（）为
２
０
，ｒｆ
ｆ
又应用最广泛的一种脉冲压缩信号，它容易产生和处理，技术成熟，匹配滤波器对回波信号的多普
收稿Ｅｔ期：２０１３１０ — １７；修回日期：２０１４ — ０１０７
１８８
０
４（
』
（ｃ）ＩＦＭ相位
矩形函数；／ｌ一
Ｄ
，为一个与信号参数有关ｎ
８０
ｌ
ｌ
、＼
～ —
ｆ｝
｝／／
／
６０
设雷达系统发射信号为双曲调频信号，其复
数表达式为
毛４ｏ
、
避２０
０
ｓｎ（）一Ａｒｅｃｔ（亭）ｅｘｐ［一ｊ２ｌｎ（一）］（ｓ）
ｐｒｅｓｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｓｉｇｎａｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｆｔｉｍｅ — — ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃ — — ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇａｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｉｇｎａｌｓ，ｔｈｅｐｕｌｓｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｕｔｐｕｔｓｏｆｓｔａｔｉｅａｎｄｍｏｖｉｎｇｔａｒｇｅｔｅｃｈｏｅｓ，ａｎｄＤｏｐｐｌｅｒｔｉｍｅ－ｖａｒｙｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．

雷达线性调频信号的脉冲压缩处理

题目：雷达线性调频信号的脉冲压缩处理线性调频脉冲信号，时宽10us ，带宽40MHz ，对该信号进行匹配滤波后，即脉压处理，脉压后的脉冲宽度为多少？用图说明脉压后的脉冲宽度，内差点看4dB 带宽，以该带宽说明距离分辨率与带宽的对应关系。

分析过程：1、线性调频信号（LFM ）LFM 信号(也称Chirp 信号)的数学表达式为：)2(22)()(t k t f j c e T t rect t s +=π 式中c f 为载波频率，()trect T 为矩形信号，11()0,t t rect T T elsewise ⎧ , ≤⎪=⎨⎪ ⎩上式中的up-chirp 信号可写为：2()()c j f t s t S t e π=当TB>1时，LFM 信号特征表达式如下：)(2)(Bf f rect k S c f LFM -= 4)()(πμπφ+-=c f LFM f f 2()()j Kt t S t rect e T π= 对于一个理想的脉冲压缩系统，要求发射信号具有非线性的相位谱，并使其包络接近矩形；其中)(t S 就是信号s(t)的复包络。

由傅立叶变换性质，S(t)与s(t)具有相同的幅频特性，只是中心频率不同而已。

因此，Matlab 仿真时，只需考虑S(t)。

以下Matlab 程序产生S(t)，并作出其时域波形和幅频特性，程序如下：T=10e-6; %脉冲时宽 10usB=40e6; %带宽 40MHzK=B/T;Fs=2*B;Ts=1/Fs;N=T/Ts;t=linspace(-T/2,T/2,N);St=exp(j*pi*K*t.^2);subplot(211)plot(t*1e6,St);xlabel('t/s');title('线性调频信号');grid on;axis tight;subplot(212)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N);plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('f/ MHz');title('线性调频信号的幅频特性');grid on;axis tight;仿真波形如下：图2：LFM信号的时域波形和幅频特性2、匹配滤波器：在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为)x：(ttx+=snt)()()(t其中：)(t s为确知信号，)(tNo。

雷达系统设计

设计要求设计一雷达系统，对1m2目标，要求探测距离为10km ，发射波形为常规脉冲，方位角分辨力为2°，俯仰角分辨力为20 °，距离分辨力为15m 。

要求： 1 设计和计算雷达系统的各项参数，包括工作频率、发射功率、接收机灵敏度、天线孔径和增益，脉冲重复频率、相参积累时间等。

2 分析系统的最大不模糊速度和最大不模糊距离、计算系统的速度分辨力。

3 在学完雷达系统脉冲压缩相关内容后，设计线性调频波形，使雷达的作用距离增加到200km ，距离分辨力达到3米。

并画出单一目标回波经过脉冲压缩后的波形。

参数求解：1.1雷达工作频率f ，发射功率t P已知距离分辨率的公式为：min 2c R τ∆= ，式中c 为电波传播数度，τ为脉冲宽度，则7min 82215100.1310R s s s c τμ-∆⨯====⨯，不妨取雷达的工作频率为1f GHZ =，发射功率40t P kW =，则893100.3110c m m f λ⨯===⨯。

1.2天线孔径及增益雷达的角度分辨力取决于雷达的工作波长λ 和天线口径尺寸L ，约为/2L λ ,则可得：水平口径尺寸L 为：0.3 4.32290L m m λπα==≈⨯垂直口径尺寸h 为： 0.0750.43229h m m λπβ==≈⨯ 天线的孔径224.30.43 1.8478D Lh m m ==⨯= 天线增益2244 1.84782580.3AG ππλ⨯==≈1.3脉冲重复频率r f发射波形为简单的矩形脉冲序列，设脉冲宽度为τ，脉冲重复周期为r T 则有：av tt r rP P P f T ττ==设r f τ称作雷达的工作比为D ，常规的矩形振幅调制脉冲雷达工作比的范围为0.0001-0.01，为了满足测距的单值性，不妨取0.001D =，则 60.001100.110r Df Hz kHz τ-===⨯1.4接收机灵敏度若以单基地脉冲雷达为例，天线采用收发共用，则雷达方程为：124max 2min 4t r i P A R S σπλ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦所以，接收机灵敏度()23211min 42423max 40101 1.8478 1.210440.31010t r i P A S w w R σπλπ-⨯⨯⨯==≈⨯⨯⨯⨯ 1.5相参积累时间设单基地脉冲雷达的天线为360环扫天线，天线扫描速度20/min a r Ω=，水平波速选择时运用最大值测向，当水平波速的宽度大于显示器的亮点直径时，可取：0.5==2θα则对一个点目标的相参积累时间t 为：0.52120360/6060at s s θ===Ω⨯脉冲积累个数31101016660r n tf ==⨯⨯≈ 2 最大不模糊速度，最大不模糊距离，速度分辨率不产生频闪的条件是：12d r f f ≤ 其中d f 表示脉冲多普勒频率，由2r d v f λ= 关系可得最大不模糊速度：3max0.31010/750/44rr f v m s m s λ⨯⨯===雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期r T 决定，为保证单值测距，通常应选取：8max3310152221010r r cT c R m km f ⨯≤===⨯⨯ 故最大不模糊距离max 15R km = 。

LFM脉压技术在天气雷达信号处理中的运用体现

LFM脉压技术在天气雷达信号处理中的运用体现LFM（Linear Frequency Modulation）脉压技术是一种常用的雷达信号处理技术，它在天气雷达领域有着广泛的应用。

本文将从原理、特点以及在天气雷达信号处理中的运用体现进行探讨。

LFM脉压技术是一种利用线性频率调制的脉冲信号进行雷达信号处理的方法。

其原理是通过线性调制发射脉冲信号，然后利用接收到的散射回波进行相关处理，从而提取目标的强度、距离和速度等信息。

相较于传统的连续波雷达，LFM脉压技术具有更好的抗干扰能力和较高的距离分辨率。

LFM脉压技术在天气雷达中的应用主要体现在两个方面：距离测量和天气参数估计。

首先，LFM脉压技术可以实现较高的距离分辨率。

传统的天气雷达在测量雨滴或冰晶的位置和强度时，难以区分密集的云层。

而LFM脉压技术通过发射具有大带宽（bandwidth）的脉冲信号，可以实现较高的距离分辨能力，从而更准确地识别云层的分布和强度。

同时，LFM脉压技术还可以利用多普勒效应，测量云层的速度信息，进一步提高天气雷达的观测精度。

其次，LFM脉压技术能够实现天气参数估计。

一般来说，天气雷达的目标是测量降水率和粒子大小分布等天气参数。

LFM脉压技术可以通过估计回波信号的功率谱密度，推算出降水率。

此外，由于不同粒子会给出不同的回波信号，LFM脉压技术还可以通过分析散射信号的频率和幅度变化，得到粒子大小分布等信息。

在天气雷达信号处理中，LFM脉压技术的运用还需要解决一些问题。

首先是信号处理的复杂性。

由于LFM脉压信号的带宽较大，需要进行较复杂的相关处理，这对硬件和算法的要求较高。

其次是抗多径干扰的能力。

由于雷达信号往往会受到反射、折射、散射等多种途径的影响，导致回波信号中出现多径效应，使得回波信号失真或混叠。

针对这一问题，需要采用合适的信号处理方法，如多通道接收和复杂相关处理，来最小化多径效应的影响。

尽管存在一些挑战，但LFM脉压技术在天气雷达信号处理中的运用体现依然非常重要。

基于FPGA雷达成像方位脉冲压缩系统的设计

基于FPGA雷达成像方位脉冲压缩系统的设计合成孔径雷达成像算法中较为成熟和应用广泛的算法主要有距离-多普勒(R-D)算法和线性调频变标(CS)算法。

R-D算法复杂度相对较低，运算比较简单，虽然其成像质量并不高，但是相比对稳定性、存储空间、功耗与实时性要求都很高的实时SAR成像系统，其应用十分广泛。

在整个有距离-多普勒(R-D)算法中方位脉冲压缩系统是设计的关键。

随着FPGA芯片突飞猛进的发展，实时雷达成像方位脉冲压缩系统在FPGA上实现变成了可能。

1 脉冲压缩及方位脉冲压缩系统的结构1．1 脉冲压缩的基本原理实现脉冲压缩必须满足两个条件：一是发射脉冲必须具有非线性的相位谱并且其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积》1；二是接收机中必须具有一个压缩网络，其相频特性应与发射信号实现“共轭匹配”。

线性调频信号又称为Chirp信号，是广泛应用在信号处理领域的一种脉冲压缩信号。

线性调频信号是具有矩形包络的宽脉冲信号，其特点是具有二次型的非线性相位谱和线性频率谱，即频率具有线性特性。

一维线性调频信号的表达式为其中，t为时间变量，T为线性调频脉冲宽度，f0为载频频率，k为调频斜率。

信号的相位函数和频谱函数为由式(2)可知，信号的调频斜率与时间成线性关系。

由于线性调频信号的以上特点，线性调频信号适合实现脉冲压缩，是一种典型的脉冲压缩方法：首先线性调频脉冲的相位谱是非线性的，具有较大的时间带宽积；其次匹配滤波器是在输入为确知信号加白噪声的情况下，得到最大输出信噪比的传递网络，满足压缩网络的条件。

因此，采用匹配滤波器对信号进行滤波，得到输出信号最大的信噪比。

对线性调频信号进行脉冲压缩的基本原理可以总结为：对宽脉冲线性调频信号进行匹配滤波处理，使其能量集中，成为窄脉冲信号，从而获得线性调频信号大时间带宽积所对应的高分辨率。

线形调频信号脉冲压缩具体实现是先把一维线性调频信号从时域转换到频域，再求其对应匹配滤波器的传递函数。

匹配滤波器脉冲响应是信号的时间镜像复共轭，其时域表达式为h(t)=C·s*(t-t0) (3)根据驻定相位原理，可以得到匹配滤波器的传递函数为线性调频信号经过匹配滤波器完成脉冲压缩过程，输出表达式为1．2 方位脉冲压缩系统的结构实现R-D算法中方位脉冲压缩的思路是先将信号经过FFT变换到频域，然后与匹配函数经过FFT后的结果进行匹配相乘，再经过IFFT得到压缩好的脉冲。

脉压雷达

脉冲压缩雷达的影响因素
• 发射波形以及处理方法 • 作用距离、多普勒频率范围、距离、多普勒旁瓣电平、波形灵活性、干扰抑制性能和信噪比
脉冲压缩方法
• 有源方法 • 对载波进行相位或频率调制，得到信号波形，但实际上并未进行时间展宽（数字相位控制） • 信号处理：将延迟后的发射脉冲样本与接收信号进行混频，是一种相关处理
脉冲压缩雷达
时间： 2012.4.10
提纲
1 2 3 4
相控阵列基本原理
相控阵雷达的基本组成
相位扫描系统的组成及工作原理
有源相控阵雷达
脉压雷达的概述
• 脉压雷达 • 采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够的最大作用距离，接收是采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲，以提高距离分辨力，因而能较好地解决距离和分辨力之间的矛盾。
脉冲压缩方法
• 无源方法 • 利用窄脉冲机器某种器件或网络来获取时间展宽的编码脉冲（声表面波延迟器件组成的展宽网络） • 使用与展宽网络共轭的压缩网络处理接收信号，是一种匹配滤波。
两种方法的对比
脉冲压缩分类
• 按发射信号的调制规律 • 线性调频脉冲压缩 • 非线性调频脉冲压缩 • 相位编码脉冲压缩 • 时间频率编码脉冲压缩
脉冲压缩系统的显著特点
• 发射信号采用载频按一定规律变化的宽脉冲，使其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积远远大于1，这两个信号参数基本上是独立的，因而可以分别加以选择来满足战术的要求。 • 在接收机上设置一个与发射信号频谱相匹配的压缩网络，使宽脉冲的发射信号变成窄脉冲，保持了良好的距离分辨力 • 有利于提高系统的抗干扰能力。
脉冲压缩系统分类
• 模拟脉冲压缩 • 数字脉冲压缩
线性调频脉冲压缩

机载PD雷达脉压系统的设计与实现

１１匹配滤波器．
率之间的矛盾。在对雷达信号进行实时处理的过程
中，通常需要在有限的系统资源条件下并在系统规定
的时间内，完成大量回波数据的脉冲压缩处理。但是单次脉压处理时，Ｆ１点数过长导致系统无法满足实Ｆ＇时性，因此可以在一片ＤＰ芯片中采用分段脉压技Ｓ术以提高ＦＴ率，进而有效地提高系统的实时处Ｆｒ效
中图分类号
Ｔ９８３Ｎ５．３Ｎ５．；Ｔ９９７
文献标识码
Ａ
文章编号
１０７２（００Ｊ４— ５００７— ８０２１００２— ３
ＤｅｉｎｎｍｐｅｅｔｔｏｆｔｅＰｕｓｍｐｒｓｉｎｙｔｍｓｄｓｇａｄＩｌｍｎａｉｎｏｈｌｅＣｏｅｓｏＳｓｅＢａｅｏｒｏｎｌｅＤｏｐｌｒＲａａｎＡｉｂｒｅＰｕｓ－ｐｅｄｒ
Ｋｅｗｏｄｐｌｅｃｍｐｅｓｏｙｒｓｕｓｏｒｓｉｎ；ｓｂｅｔｎ；Ｔ２１；ＦｕｓｃｉｏＳ０Ｆｒ
脉冲压缩技术是雷达信号处理中最常用的处理
方法之一，它有效地解决了雷达作用距离和距离分辨
１数字脉冲压缩的原理
ＬａｇＰｎｉｎｅｇ，ＬｉＭｉｇ，ＬｎｒｉｎｉＨｏｇｎｎ
（ｎｔｕｆｌｔｎｃＥｇｅｒｇｉａｎｅｓｙｉｎ７０７，Ｃｉ）ＩｓｔｔｏＥｅｒｉｎｉｅｉ，ＸｄｎＵｉｒｔ，Ｘ’ １０１ｈａｉｅｃｏｎｎｉｖｉａｎ

脉压雷达

脉冲压缩系统分类
• 模拟脉冲压缩 • 数字脉冲压缩
线性调频脉冲压缩
• 1、基本原理
线性调频脉冲压缩的频谱特性
• 具有近似矩形的幅频特性，D值越大，其幅频特性越接近矩形，频谱宽度近似等于信号的调制频偏 • 具有平方律的相频特性 • 具有可以选择的时宽-带宽乘积
线性调频脉冲信号数字产生及时域压缩处理
脉冲压缩雷达
时间： 2012.4.10
提纲
1 2 3 4
相控阵列基本原理
相控阵雷达的基本组成
相位扫描系统的组成及工作原理
有源相控阵雷达
脉压雷达的概述
• 脉压雷达 • 采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够的最大作用距离，接收是采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲，以提高距离分辨力，因而能较好地解决距离和分辨力之间的矛盾。
脉压雷达的显著特点
• 最小作用距离受脉冲宽度tao的限制 • 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 • 存在距离旁瓣 • 存在一定的距离和速度测定模糊
脉压雷达实现条件
• 发射脉冲必须具有非线性的相位谱，或者说，必须使其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积远大于1 • 接收机中必须有一个压缩网络，其相频特性与发射信号实现“相位共轭匹配”，消除输入回波信号的相位色散。
脉冲压缩雷达的影响因素
• 发射波形以及处理方法 • 作用距离、多普勒频率范围、距离、多普勒旁瓣电平、波形灵活性、干扰抑制性能和信噪比
脉冲压缩方法
• 有源方法 • 对载波进行相位或频率调制，得到信号波形，但实际上并未进行时间展宽（数字相位控制） • 信号处理：将延迟后的发射脉冲样本与接收信号进行混频，是一种相关处理
脉冲压缩方法

雷达中的线性调频脉冲压缩课件

概述
雷达的距离分辨率取决于信号的带宽
对于普通脉冲雷达，雷达信号的时宽与带宽满足
1
对于脉冲压缩雷达，雷达信号的时宽与带宽满足
这样，经过压缩后雷达信号的时宽为
2
压缩后与压缩前雷达信号时宽之比为
定义雷达信号时宽与带宽的乘积为脉冲压缩比
3
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
相位频谱：
22
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
压缩滤波器的频谱应该是：
23
. 有源法
9
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
10
冲击信号
亚控振荡器
选通
锯齿波电压产生器
多谐振荡器
有源法
11
线性调频信号的频谱
幅度频谱：
相位频谱：
12
13
线性调频脉冲信号的波形参量
有效带宽：
14
均方根带宽：
15
有效时宽：
16
均方根时宽：
17
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
7
脉冲压缩雷达信号处理方式：

（通信与信息系统专业优秀论文）线性调频脉冲压缩体制雷达的多普勒频移研究

摘要线性调频脉冲压缩体制雷达具有大时宽带宽积，解决了雷达作用距离与分辨力之间的矛盾而成为现代雷达的一种重要体制。

在电子对抗技术日益发展的今天，脉压技术成为提高雷达抗干扰、反截获能力的重要手段。

本文主要研究了多普勒频移对线性调频脉冲压缩雷达的影响，并作了详细的仿真，针对线性调频脉冲信号的多普勒---距离耦合问题，对多普勒频移补偿进行了研究。

本文先介绍了脉冲压缩雷达的工作原理，分析了线性调频脉冲信号的时、频特性。

在基本理论的基础上，对线性调频脉冲压缩雷达的多普勒影响做了深入的理论分析和数学推导，并通过matlab仿真进一步验证了多普勒频移对线性调频脉冲压缩雷达影响。

针对线性调频脉冲压缩雷达的多普勒频移距离---耦合效应，本文研究了改变发射波形来消除多普勒频移对线性调频脉冲压缩雷达距离测量影响的上升下降调频多普勒补偿算法，运用线性调频回波信号的循环互相关特性来实现多普勒频移估计的信号互相关补偿多普勒频移算法，采用在匹配系数中引入多普勒频移来减小多普勒频移对线性调频脉冲压缩雷达输出信号影响的多普勒滤波器组法，以及运用回波波形时间上的相关性来得到波源和载体相对速度从而实现对多普勒频移进行补偿的基于距离补偿的多普勒频移算法。

本文不仅从理论上对各种算法进行了详细的数学推导分析，还对各种算法都进行了matlab仿真，仿真结果验证了这些多普勒补偿算法的有效性。

此外，本文还分析了噪声对各种算法的影响，并给出了各种算法的适用条件及其特殊要求，方便用户在不同的客观条件下，选用不同的多普勒频移补偿算法。

关键词：脉冲压缩，线性调频，多普勒距离耦合，多普勒频移补偿AbstractLinear frequency modulation (LFM) pulse compression radar has a large accumulation of time and bandwidth, which raveling out the collision of the working-distance and the resolving power, and becoming an important system on modern radar. Currently, with the developing of the electronic rivalry, Pulse compression has becoming an important instrument on enhancing the ability of anti-jamming, anti- intercept and anti- radicalization.This thesis mainly studies the Doppler effects on pulse compression radar, gives the particular simulate. Arming at the problem of Doppler--distance coupling, this thesis gives a research on the Doppler frequency compensating and giving the simulation.This thesis introduces the principle of the pulse compression radar, analyses the LFM character on time and frequency field, makes out theoretical analysis and mathematic deduction in-depth about the Doppler effects on LFM pulse compression radar, this thesis also validates the impact of the Doppler on LFM pulse compression radar through simulating by matlab.This thesis lists some ways to reduce the effects in Doppler--distance coupling on LFM pulse compression radar; they are upping and downing frequency modulation compensatory algorithm, Cycling inter-related compensation algorithm, Doppler-filter group compensatory algorithm, and basic on the distance compensatory algorithm.All the Doppler compensatory algorithms are analyzing theoretically and simulating in matlab. The results show the algorithms effective. Moreover, the noise effect on those algorithms is studied, the thesis gives out the key point on using the algorithms, which makes it easy for the user to choose the fitting algorithms to compensatory the DopplerKeywords: pulse compression, linear frequency modulation(LFM), Doppler--distance coupling，Doppler effects compensatoryII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析

线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析雷达（Radar）是一种利用电磁波原理来探测目标位置与运动状态的技术。

线性调频脉冲压缩技术（Linear Frequency Modulated Pulse Compression，简称LFMPC）是雷达系统中常用的信号处理技术之一，它通过变化脉冲信号的频率来提高雷达的分辨率和探测性能。

本文将从原理、应用和优势三个方面对线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用进行分析。

线性调频脉冲压缩技术的原理是基于脉冲压缩的概念。

脉冲压缩是指将较宽的脉冲信号在时域上进行压缩，从而在频域上获得更好的分辨率和距离分辨率。

线性调频脉冲压缩技术通过线性调频信号来实现脉冲压缩。

具体而言，脉冲信号的频率随时间线性变化，这种信号可以通过傅里叶变换得到频谱，将其与接收到的信号进行相关运算，即可得到压缩后的信号。

压缩后的信号具有更窄的带宽和更长的脉冲宽度，从而提高了信号的分辨率和目标的探测能力。

线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中有广泛的应用。

线性调频脉冲压缩技术可以提高雷达系统的距离分辨率。

由于线性调频信号具有较宽的带宽，可以使得雷达系统能够更准确地测量目标与雷达之间的距离，从而提高雷达系统的分辨率。

线性调频脉冲压缩技术还可以提高雷达系统的速度分辨率。

线性调频信号的频率变化率与目标的速度成正比，通过测量返回信号的频率变化率，可以准确地估计目标的速度。

而且，线性调频脉冲压缩技术还可以提高雷达系统的抗干扰能力。

由于线性调频信号的频率变化比较大，相邻频率之间的干扰信号在相关运算中会被抵消，从而提高了系统对干扰的抑制能力。

线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中具有一些优势。

线性调频脉冲压缩技术具有较高的距离分辨率和速度分辨率，能够提供更精确的目标测量结果。

由于线性调频脉冲压缩技术能够提高系统的抗干扰能力，使得雷达系统在复杂电磁环境下仍能稳定工作。

线性调频脉冲压缩技术的硬件实现相对简单，成本相对较低，适用于各种不同类型的雷达系统。