LFM脉冲压缩雷达标准实验报告
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。
LFM脉冲压缩雷达标准实验报告
一、实验室名称： 电子信息工程专业学位研究生实践基地二、实验项目名称： LFM 脉冲压缩雷达的设计与验证三、实验学时：20四、实验原理：1、LFM 脉冲信号和脉冲压缩处理脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉冲带宽确定。
窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率，在高频时，由于波导尺寸小，会对峰值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限的作用距离。
现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。
进行脉冲压缩时的LFM 脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为其中的矩形包络为式中的μ为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式时带积1D BT =>>时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为准则设计出来的最佳线性滤波器。
假设系统输入为()()()i i x t s t n t =+，噪声()i n t 为均匀白噪声，功率谱密度为0()2n p N ω=，()i s t 是仅在[0,]T 区间取值的输入脉冲信号。
根据线性系统的特点，经过频率响应为()H ω匹配滤波器的输出信号为()()()o o y t s t n t =+，其中输入信号分量的输出为与此同时，输出的噪声平均功率为则0t 时刻输出信号信噪比可以表示为要令上式取最大值，根据Schwarz不等式，则需要匹配滤波器频响为对应的时域冲激响应函数形式为要使该匹配滤波器为因果系统，必须满足0t T≥，信噪比最大时刻的输出信噪比取值是当匹配滤波器冲激响应函数满足(5-5)式时，通过匹配滤波器的输出信号分量可以表示为下式：由上式可知，此时的输出信号分量实际上是输入信号的自相关函数，在0t时刻输出的最大值就是自相关函数的最大值。
线性调频(LFM)信号脉冲压缩仿真
随机信号处理实验————线性调频（LFM）信号脉冲压缩仿真姓名：***学号： **********一、实验目的：1、了解线性FM 信号的产生及其性质；2、熟悉MATLAB 的基本使用方法；3、利用MATLAB 语言编程匹配滤波器。
4、仿真实现FM 信号通过匹配滤波器实现脉压处理，观察前后带宽及增益。
5、步了解雷达中距离分辨率与带宽的对应关系。
二、实验内容：1、线性调频信号线性调频矩形脉冲信号的复数表达式为：()()2001222j f t j f t ut lfmt t u t Arect S e e ππτ⎛⎫+ ⎪⎝⎭⎛⎫== ⎪⎝⎭ ()211,210,2j ut t t t u t Arect rect t e πττττ⎧≤⎪⎪⎛⎫⎛⎫==⎨ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪>⎪⎩为信号的复包络，其中为矩形函数。
0u f τ式中为脉冲宽度,为信号瞬时频率的变化斜率，为发射频率。
当1B τ≥（即大时宽带宽乘积）时，线性调频信号特性表达式如下：0()LFM f f f B S -⎛⎫=⎪⎝⎭幅频特性： 20()()4LFM f f f u ππφ-=+相频特性：20011222i d f f t ut f ut dt ππ⎡⎤⎛⎫=+=+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦信号瞬时频率：程序如下：%%产生线性调频信号T=10e-6; %脉冲宽度B=400e6; %chirp signal 频带宽度400MHz K=B/T; %斜率Fs=2*B;Ts=1/Fs; %采样频率与采样周期N=T/Ts %N=8000t=linspace(-T/2,T/2,N); %对时间进行设定St=exp(j*pi*K*t.^2) %产生chirp signalfigure;subplot(2,1,1);plot(t*1e6,real(St));xlabel('Time in u sec');title('线性调频信号');grid on;axis tight;subplot(2,1,2)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); %对采样频率进行设定plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('线性调频信号的幅频特性');grid on;axis tight;Matlab 程序产生chirp 信号，并作出其时域波形和幅频特性，如图：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)(t x ：)()()(t n t s t x +=其中：)(t s 为确知信号，)(t n 为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为2/No 。
全固态多普勒天气雷达脉冲压缩技术研究
X波段全固态多普勒天气雷达研究摘要：全固态多普勒天气雷达作为一种新型的雷达探测系统，它具有结构简单、可靠性高、使用维护方便等特点，但是输出峰值功率有限，所以需要采用脉冲压缩技术，但是增大时宽会增加雷达近距离盲区；脉冲压缩后的距离副瓣会影响弱信号的检测与定量精度；脉压加权处理后的主瓣展宽会降低雷达距离分辨力。
本文介绍了一种自研的X波段全固态双线偏振多普勒天气雷达，并对其中的系统设计、脉冲压缩、补盲等关键技术进行了详细的论述。
最后与其他类型雷达进行了对比观测和分析，结果表明该固态雷达能够探测150 km 范围内强于5dBz 的降水回波。
关键词：全固态雷达、天气雷达、线性调频脉冲压缩、补盲Research of X-band solid-state Doppler weather radar(Nanjing Reasearch Institute of Electronics Technology , Nanjing 210013, China) Abstract：Solid-state Doppler weather radar is a new kind of weather detection radar system，the system has some characteristics such as simple structure, reliability，conveniently maintenance and so on. Because of peak power, pulse compression is used in the system. The blind spot of radar near-field will be caused by wide pulse; the range sidelobe leaked by pulse compression will impact the detection of weak point. The range resolution will be reduced by main-lobe broadening In this paper, the design of X-band solid-state Doppler weather radar of dual-linear polarization is described and the primary technology is discussed, for example, dual-linear system design; pulse compression; blind zone compensation. the precipitation detection capability of the X-band radar is compared with the Magnetron radar in a field observation case．It shows that the X-bandsolid-state radar can detect precipitation echoes stronger than 5 dBz within 150km.Keywords：solid-state radar；weather radar；Linear FM pulse compression；Blind zone compensation0 引言多普勒天气雷达是现代气象综合观测系统中的一个重要工具，能够提供雷达反射率、径向风速和速度谱等雷达基本数据，可以观测降水区中水平风场的结构，垂直气流的场结构等，测定降水位置和强度，降水内部气流的速度和流向。
线性调频脉冲压缩仿真报告
线性调频脉冲（LFM ）压缩仿真报告学号：113104000564 姓名：张茗一、线性调频脉冲信号（LFM ）线性调频脉冲压缩体制的发射信号，其频谱在脉冲宽度内按线性规律变化，即用对载频进行调制的方法展宽发射信号的频谱，使其相位具有色散。
同时，在Pt 受限的情况下为了充分利用发射机的功率，往往采用矩形宽脉冲包络，故线性调频脉冲信号的复数表达式可写成：22()2()()c K j f t t t s t rect Te π+= 式中cf 为载波频率，()trect T为矩形信号， 11()0,t t rect T T elsewise ⎧ , ≤⎪=⎨⎪ ⎩本次仿真线性调频脉冲信号时宽T=10us ，带宽B=564MHz 。
采用Fs=2B 。
>> %产生线性调频信号T=10e-6; %pulse duration 10 usB=564e6; %bandwidth 564MHzK=B/T; %chirp slopeFs=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,real(St));xlabel('Time in u sec');title('Real part of chirp signal');grid on;axis tight;Subplot(212)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N);plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('Magnitude spectrum of chirp signal');grid on;axis tight仿真结果如下：第一个图是线性调频信号的实部图，第二个图是其幅频特性图。
[RADAR][线性调频脉冲压缩]
![[RADAR][线性调频脉冲压缩]](https://img.taocdn.com/s3/m/3c12c8252f60ddccda38a04f.png)
线性调频脉冲压缩实验报告报告人：凌凯学号：201102008单位：南京14所时间：2012.03.17 实验题目：线性调频脉冲压缩实验内容：线性调频脉冲信号的带宽B为500KHz，时宽T为100μs，零中频，t0 = 0，采样频率fs = B。
实验要求：1．画出线性调频信号实部和虚部的时域图形。
2．画出线性调频信号的频谱图（FFT变换后取模，0频率在坐标中间）。
3．画出无加权的脉冲压缩波形，计算最大副瓣电平，三分贝脉冲宽度。
4．画出海明加权的脉冲压缩波形，计算最大副瓣电平，三分贝脉冲宽度。
一、对于抽样频率f s的调整实验内容中要求采样频率f s=B，本报告经过初步实验，发现该采样率偏低，画出的波形和计算出的波形参数都不够准确，故本报告将采样率改为f s=4B，将此写在报告开头，以示提醒。
调整采样率的具体理由如下：1.考虑采样定理，表面看，线性调频信号的最高调制频率为B/2，f s=B刚好是其两倍，刚好满足采样定理。
但是，由于在时域对线性调频信号加了一个矩形窗，导致实际信号的最高截止频率大于最高调制频率B/2。
在这种情况下，若采样率还取B，值得怀疑。
2.若取f s=B，对于时宽T为100μs，只能取得N=100μs1500KHz=50个点左右，点数太少，画出的波形不精确。
f s需要提高。
3.对于脉冲压缩波形，从理论上讲，其4dB脉冲宽度近似为有效频谱宽度B的倒数，即τ4dB=1B。
若取f s=B，则有采样周期T s=1B=τ4dB。
也就是说脉冲压缩波形图上，任意两点间的时间间隔都为τ4dB，这样数据中根本就不包含3dB和4dB衰减点，τ4dB的计算精度很差（如果通过在输出压缩波形中寻找4dB衰减点来计算τ4dB的话，计算结果只能是0或2T s，其相对误差都是100%，毫无精度可言，τ3dB的计算精度就更糟糕了）。
故f s需要提高，且f s越大，τ的计算精度越高。
4.再考虑线性调频信号的谱图，经FFT后角频率范围是−π,π，对应的频率范围是−f s2,f s2，而线性调频信号的能量主要集中在−B2,B2频率区间。
线性调频(LFM)脉冲压缩雷达仿真.
线性调频（LFM ）脉冲压缩雷达仿真一． 雷达工作原理雷达是Radar （RAdio Detection And Ranging ）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。
典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。
利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。
现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。
雷达的应用越来越广泛。
图1.1：简单脉冲雷达系统框图雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Waveform ），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。
假设理想点目标与雷达的相对距离为R ，为了探测这个目标，雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播，经过时间R C 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成：()Rs t C -。
电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()Rs t Cσ⋅-，其中σ为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称RCS ），反映目标对电磁波的散射能力。
再经过时间R C 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs t C σ⋅-。
如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图1.2的等效，而且这是一个LTI （线性时不变）系统。
图1.2：雷达等效于LTI 系统等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1()()Miii h t t σδτ==-∑ (1.1)M 表示目标的个数，i σ是目标散射特性，i τ是光速在雷达与目标之间往返一次的时间，2ii R cτ=(1.2) 式中，i R 为第i 个目标与雷达的相对距离。
雷达信号处理实验报告_课程设计
电子科技大学雷达信号产生与处理实验课程设计课程名称：雷达信号产生与处理的设计与验证指导老师：姒强小组成员：学院：信息与通信工程学院、实验项目名称：雷达信号产生与处理的设计与验证课程设计、实验目的：1. 熟悉Quartusll的开发、调试、测试2. LFM中频信号产生与接收的实现3. LFM脉冲压缩处理的实现三、实验内容:1•输出一路中频LFM信号：T=24us B=5MHz, f0=30MHz2•构造中频数字接收机（DDC对上述信号接收3•输出接收机的基带LFM信号，采样率7.5MHz4.输出脉冲压缩结果四、实验要求：1•波形产生DAC时钟自行确定2•接收机ADC采样时钟自行确定3•波形产生方案及相应参数自行确定4•接收机方案及相应参数自行确定五、实验环境、工具：MATLAB软件、QuartusII软件、软件仿真、计算机六、实验原理:方案总框图:I--------- >X *低通滤波器抽取t cos ---------------- * ADC N C Oqp i ----------------- --------DAC脉冲压「缩--------- X叭低通滤波器抽取Q(1) matlab产生LFM信号LFM信号要求为T=24us B=5MHz, fO =30MHz。
选择采样率为45MHz。
产生LFM的matlab代码如下：MHz=1e+6;us=1e-6;% --------------- 波形参数--------------------fs=45*MH z;f0=30*MH z;B=5*MHz;T=24*us;Tb=72*us;SupN=fs/7.5VIH z;% --------------- 波形计算--------------------K=B/T;Ts=1fs;tsam=0:Ts:T;LFM=si n( (2*pi*(f0-B/2)*tsam+pi*K*tsam .A2));LFM=[zeros(1,Tb/Ts) LFM zeros(1,Tb/Ts)];N=le ngth(LFM);Fig=figure;x_axis=(1:N)*Ts/us; plot(x_axis,real(LFM),'r');title('LFM 原始波形');xlabel('时间(us)'); ylabel('归一化幅度'); zoom xon; grid on;axis([m in( x_axis) max(x_axis) -1.1 1.1]);编写matlab程序将中频LFM信号画出来图6-1 LFM 信号原始波形通过matlab 将LFM 原始波形量化成12位的数据，并生成保存为后缀.MIF 的文 件。
雷达系统实验指导书-学生用2016
《雷达系统技术》实验指导书桂林电子科技大学信息与通信学院信息对抗系目录实验一数字脉冲压缩实现 (3)实验二αβ-滤波器滤波算法仿真 (13)实验三精密时序产生 (19)实验四基于FPGA实现脉冲参数测量 (51)实验一数字脉冲压缩实现一、实验目的熟悉数字脉冲压缩原理及实现方法，并基于MATLAB仿真实现。
二、实验设备1、计算机三、实验内容1. 熟悉数字脉冲压缩原理；2. 基于MATLAB仿真实现数字脉冲压缩。
四、实验要求1、预习要求（1）熟悉MATLAB软件开发流程；（2）熟悉数字脉冲压缩原理及实现方法。
2、课后要求按照实验内容和实验步骤完成实验内容，课后完成实验报告。
五、数字脉冲压缩原理脉冲压缩技术因解决了雷达作用距离与分辨率之间的矛盾而成为现代雷达的一种重要体制，数字LFM（线性调频）信号脉冲压缩就是利用数字信号处理的方法来实现雷达信号的脉冲压缩，脉冲压缩器的设计就是匹配滤波器的设计，脉冲压缩过程是接收信号与发射波形的复共扼之间的相关函数，在时域实现时，等效于求接收信号与发射信号复共轭的卷积。
若考虑到抑制旁瓣加窗函数，不但要增加存储器，而且运算量将增加1倍，在频域实现时，是接收信号的FFT值与发射波形的FFT值的复共轭相乘，然后再变换到时域而获得的。
若求N点数字信号的脉冲压缩，频域算法运算量大大减少，而且抑制旁瓣加窗时不需增加存储器及运算量，相比较而言，用频域FFT实现脉冲压缩的方法较优，因此选用频域方法来实现脉冲压缩，但是仍需要做大量的运算。
脉冲压缩系统可以由两种方法来实现，即时域脉冲压缩系统和频域脉冲压缩系统。
时域脉冲压缩处理系统采用FIR滤波，通过对两个有限长度序列进行线性卷积来实现脉冲压缩，滤波器复相关运算量随信号时宽的增加、序列长度的增加迅速增加，完成运算所需的芯片数量也随之迅速增加。
频域脉冲压缩处理系统采用高速大容量数字信号处理芯片作为硬件平台，通对原本在时域进行卷积的两个有限长度序列采用傅立叶变换后，在频域相乘，将其乘积反变换至时域的方法，获得脉压处理结果。
线性调频(LFM)脉冲压缩雷达仿真
线性调频（LFM ）脉冲压缩雷达仿真一． 雷达工作原理雷达是Radar （RAdio Detection And Ranging ）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。
典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。
利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。
现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。
雷达的应用越来越广泛。
图1.1：简单脉冲雷达系统框图雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Waveform ），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。
假设理想点目标与雷达的相对距离为R ，为了探测这个目标，雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播，经过时间RC后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成：()Rs t C -。
电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()Rs t Cσ⋅-，其中σ为目标雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称RCS ），反映目标对电磁波的散射能力。
再经过时间R C 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs t C σ⋅-。
如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图1.2的等效，而且这是一个LTI （线性时不变）系统。
图1.2：雷达等效于LTI 系统等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1()()Miii h t t σδτ==-∑ (1.1)M 表示目标的个数，i σ为目标散射特性，i τ是光速在雷达与目标之间往返一次的时间：2ii R cτ=(1.2) 式中，i R 为第i 个目标与雷达的相对距离。
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。
LFM脉冲压缩雷达标准实验报告
一、实验室名称： 电子信息工程专业学位研究生实践基地二、实验项目名称： LFM 脉冲压缩雷达的设计与验证三、实验学时：20四、实验原理：1、LFM 脉冲信号和脉冲压缩处理脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉冲带宽确定。
窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率，在高频时，由于波导尺寸小，会对峰值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限的作用距离。
现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。
进行脉冲压缩时的LFM 脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为2()exp 2i t t s t Arect j T μ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 其中的矩形包络为112102t T t rect T t T ⎧≤⎪⎪⎛⎫=⎨ ⎪⎝⎭⎪>⎪⎩式中的μ为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式2/B T μπ= 时带积1D BT =>>时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为22[2/]()4220i B B j f f S f ππμ⎧⎧⎫-+-≤≤⎪⎨⎬=⎩⎭⎨⎪⎩其他 脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为准则设计出来的最佳线性滤波器。
假设系统输入为()()()i i x t s t n t =+，噪声()i n t 为均匀白噪声，功率谱密度为0()2n p N ω=，()i s t 是仅在[0,]T 区间取值的输入脉冲信号。
根据线性系统的特点，经过频率响应为()H ω匹配滤波器的输出信号为()()()o o y t s t n t =+，其中输入信号分量的输出为()()()exp()o i s t S H j t d ωωωω∞-∞=⎰与此同时，输出的噪声平均功率为20()2N N H d ωω∞-∞=⎰则0t 时刻输出信号信噪比可以表示为22020()()e ()()2j t i o S H d s t N H d ωωωωωω∞-∞∞-∞=⎰⎰要令上式取最大值，根据Schwarz 不等式，则需要匹配滤波器频响为0()()e x p ()i H K S j t ωωω*=-对应的时域冲激响应函数形式为*0()()i h t Ks t t =- 要使该匹配滤波器为因果系统，必须满足0t T ≥，信噪比最大时刻的输出信噪比取值是02o S E N N ⎛⎫= ⎪⎝⎭当匹配滤波器冲激响应函数满足(5-5)式时，通过匹配滤波器的输出信号分量可以表示为下式：*0()()()()()o i i i s t s h t d K s s t t d ττττττ∞∞-∞-∞=-=-+⎰⎰由上式可知，此时的输出信号分量实际上是输入信号的自相关函数，在0t 时刻输出的最大值就是自相关函数的最大值。
脉冲压缩技术研究
脉冲压缩技术研究脉冲压缩技术的核心思想是通过将脉冲信号与其中一种特定的序列进行卷积运算，从而实现脉冲的压缩。
常见的压缩序列包括线性调频信号（LFM信号）、随机相位码、多普勒码等。
其中，线性调频信号是应用最广泛的一种压缩序列，其特点是频率随时间线性变化。
在雷达应用中，脉冲压缩技术可以提高雷达的距离分辨率和目标探测性能。
传统雷达系统中，脉冲的带宽决定了雷达的距离分辨率，带宽越大，分辨能力越强。
然而，由于无线电频谱的有限性，传统雷达系统的带宽受到限制。
而通过脉冲压缩技术，可以实现对大带宽脉冲信号的压缩，从而提高雷达的距离分辨率。
在通信系统中，脉冲压缩技术可以提高抗多径干扰的能力。
多径干扰是指由于信号在传播过程中遇到多个不同的传播路径引起的信号多次反射和衍射，导致接收端收到的信号呈现多个不同的传播路径所产生的叠加。
脉冲压缩技术可以通过压缩信号的时延，使得反射回来的多个信号在接收端得以清晰分辨，从而提高多径干扰的抑制能力。
在激光应用中，脉冲压缩技术可以提高激光的脉冲功率和光谱纯度。
激光器输出的脉冲信号往往具有较大的带宽，而脉冲压缩技术可以通过压缩脉冲时域宽度，从而提高脉冲功率。
同时，由于激光器的输出脉冲信号往往是非单色的，脉冲压缩技术可以通过压缩脉冲频域宽度，从而提高光谱纯度，使得激光的频谱更加窄线。
研究脉冲压缩技术的关键问题包括脉冲压缩序列的选择、脉冲压缩算法的设计和实现等。
在脉冲压缩序列的选择上，需要考虑到序列的自相关性能、对多路径干扰的抑制能力以及对噪声的容忍度。
在脉冲压缩算法的设计和实现上，需要考虑到算法的实时性、计算复杂度以及硬件的限制。
总之，脉冲压缩技术是一种重要的信号处理技术，在雷达、通信、激光等领域具有广泛的应用和深远的影响。
通过研究脉冲压缩技术，可以提高系统的性能和能力，满足实际应用的需求。
雷达线性调频信号(LFM)脉冲压缩
西南科技大学课程设计报告课程名称：设计名称：雷达线性调频信号的脉冲压缩处理姓名：学号:班级：指导教师：起止日期： 2010.12.25-----2011.1.5学生班级：学生姓名：学号：设计名称：雷达线性调频信号的脉冲压缩处理起止日期： 2010、12、25——2011、1、03 指导教师：课程设计学生日志课程设计评语表雷达线性调频信号的脉冲压缩处理一、 设计目的和意义掌握雷达测距的工作原理，掌握匹配滤波器的工作原理及其白噪声背景下的匹配滤波的设计，线性调频信号是大时宽频宽积信号；其突出特点是匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感以及更好的低截获概率特性。
LFM 信号在脉冲压缩体制雷达中广泛应用；利用线性调频信号具有大带宽、长脉冲的特点，宽脉冲发射已提高发射的平均功率保证足够的作用距离；而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲已提高距离分辨率，较好的解决了雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾；。
而利用脉冲压缩技术除了可以改善雷达系统的分辨力和检测能力，还增强了抗干扰能力、灵活性，能满足雷达多功能、多模式的需要。
二、 设计原理 1、匹配滤波器原理：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)(t x ： )()()(t n t s t x +=其中：)(t s 为确知信号，)(t n 为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为2/No 。
设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ，其频率响应为)(ωH ，其输出响应：)()()(t n t s t y o o += 输入信号能量：∞<=⎰∞∞-dt t s s E )()(2输入、输出信号频谱函数： dt e t s S t j ⎰∞∞--=ωω)()()()()(ωωωS H S o =ωωωπωωd e S H t s tj o ⎰∞-=)()(21)( 输出噪声的平均功率：ωωωπωωπd P H d P t n E n n o o ⎰⎰∞∞-∞∞-==)()(21)(21)]([22)()()(21)()(2122ωωωπωωπωωd P H d e S H SNR n t j o o ⎰⎰∞∞-∞∞-=利用Schwarz 不等式得：ωωωπd P S SNR n o ⎰∞∞-≤)()(212上式取等号时，滤波器输出功率信噪比o SNR 最大取等号条件：otj n eP S H ωωωαω-=)()()(* 当滤波器输入功率谱密度是2/)(o n N P =ω的白噪声时，MF 的系统函数为： ,)()(*o t j e kS H ωωω-=oN k α2=k 为常数1，)(*ωS 为输入函数频谱的复共轭，)()(*ωω-=S S ，也是滤波器的传输函数)(ωH 。
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
线性调频脉冲压缩（Linear Frequency Modulated Pulse Compression，LFMC）技术
是一种常用于雷达系统中的信号处理技术。
它通过将短脉冲信号调频，然后在接收端进行
解调和压缩，从而实现对目标回波信号的高分辨率测量和目标检测。
1. 高分辨率测量：线性调频脉冲压缩技术可以通过压缩脉冲信号的时间宽度，提高
雷达系统对目标距离分辨率。
通过调整脉冲信号的调频斜率和脉冲宽度，可以实现对不同
距离目标的分辨能力。
2. 目标检测：线性调频脉冲压缩技术可以通过对接收到的回波信号进行解调和压缩，从而增强目标回波的信噪比，提高目标检测能力。
通过调整压缩滤波器的参数，可以选择
性地压制背景噪声，进一步提高目标检测的可靠性。
3. 抗干扰能力：线性调频脉冲压缩技术具有良好的抗多径干扰的能力。
由于调频信
号具有较大的带宽，相对于信号传播路径中的多径传播，调频信号的时间展宽更大，使得
不同路径上的回波信号能够分离开来，减小了多径干扰对目标测量的影响。
4. 多普勒频移估计：线性调频脉冲压缩技术可以通过对接收回波信号的频谱分析，
提取出目标相对于雷达系统的多普勒频移信息。
这对于目标的运动状态估计和目标分类具
有重要的意义。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用十分广泛，可以实现高分辨率测量、目标
检测、抗干扰能力、多普勒频移估计和同时任务处理等功能。
它在军事、民用以及科研领
域都有着重要的地位和价值。
【豆丁推荐】-线性调频脉冲压缩雷达仿真研究
收稿日期:2008-10-05; 修回日期:2008-12-14基金项目:空军工程大学学术(联合)基金项目线性调频脉冲压缩雷达仿真研究廖建国1 李永2 李继杰2(1.中国人民解放军94907部队,南昌330013;2.中国人民解放军95037部队,武汉430000) 摘 要 文章分析了线性调频(LF M )脉冲压缩雷达的工作原理,对LF M 信号及其匹配滤波输出信号进行了仿真,验证了理论分析的正确性,进而对LF M 脉冲压缩雷达系统进行仿真,得出LF M 信号可有效解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。
关键词 匹配滤波 线性调频(LF M ) Matlab 仿真0 引 言 研制或对现有雷达系统进行试验通常面临周期长、投资大等诸多问题,而最后的性能指标能否达到要求也存在不确定性。
用数学建模对雷达系统加以描述,最后利用计算机进行仿真计算,可以在较短的周期内使用较低的成本对将要研制的项目有一个科学的评估,从而缩短研制周期、降低风险。
文章采用Si m ulink 仿真软件,对线性调频脉冲压缩雷达进行了相关仿真,其内容包括仿真采用的原理模型、基于Si m ulink 的仿真实现方法等。
通过对结果的分析及比较,得出了线性调频(LF M )信号可有效解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾,从而为应用LF M 信号提高雷达效能提供了理论基础和指导。
1 LF M 脉冲压缩雷达工作原理[1] LF M 脉冲压缩雷达的工作原理图如图1所示。
如果将雷达天线和目标看作一个系统,可得到如图2的等效LTI (线性时不变)系统。
等效LTI 系统的冲击响应可写成:h (t )=∑Mi =1σiδ(t -τi)(1)式中,M 为目标的个数,σi 为目标散射特性,τi 是光速在雷达与目标之间往返一次的时间:τi =2R ic(2)式中,R i 为第i 个目标与雷达的相对距离。
雷达发射信号s (t )经过该LTI 系统,得到输出信号(即雷达的回波信号)s r (t ):S r (t )=s (t )3h (t )=s (t )3∑Mi =1σiδ(t -τi)=∑Mi =1σis (t -τi)(3)2 LF M 信号 脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距952010年第2期空间电子技术S PAC E ELEC TRON I C TECHNOLO GY离分辨率。
脉冲压缩技术研究
脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用姓名郭帅王继鹏学号 02103032 02103031脉冲压缩技术研究一、引言脉冲压缩技术是雷达信号处理的关键技术之一。
主要是通过发射许多具有脉内调制的足够宽的脉冲，从而在峰值功率不太高的情况下也能给出所需的平均功率，然后，在接收时用解调办法将收到的回波“压缩”起来，解决了距离分辨率与作用距离之间的矛盾。
现代雷达信号处理中常用的脉冲压缩主要有应用最广的线性调频信号脉压、巴克码信号脉压、多相码信号脉压、非线性调频信号脉压等几类。
本文在首先总结了脉冲压缩的基本原理的基础上从信号形式、优势和不足、应用场合等方面介绍这几类常用脉冲压缩信号。
最后就最为普遍的线性调频信号经行了进一步分析，利用Matlab对某个雷达的回波经行了仿真，对比脉冲压缩前后的回波信号，加深了对脉冲压缩的认识。
脉冲压缩的定义脉冲压缩即pulse compression，它是指发射宽编码脉冲并对回波进行处理以获得窄脉冲，因此脉冲压缩雷达既保持了窄脉冲的高距离分辨力，又能获得宽脉冲的强检测能力。
1.2脉冲压缩的主要手段目前的脉冲压缩的手段主要有线性调频、非线性调频与相位编码等。
1)线性调频是最简单的脉冲压缩信号，容易产生，而且其压缩脉冲形状和信噪比对多普勒频移不敏感，因而得到了广泛的应用，但是，在利用多普勒频率测量目标方位和距离的情况下很少使用；2)非线性调频非线性调频具有几个明显的优点，不需要对时间和频率加权，但是系统复杂。
为了达到所需的旁瓣电平，需要对每个幅度频谱分别进行调频设计，因而在实际中很少应用；3)相位编码相位编码波形不同于调频波形，它将宽脉冲分为许多短的子脉冲。
这些子脉冲宽度相等，其相位通过编码后被发射。
根据所选编码的类型，包括巴克码、伪随机序列编码以及多项制编码等。
二、脉冲压缩的基本原理随着雷达技术的发展和雷达应用领域的不断扩大，雷达的作用距离、分辨能力和测量精度等性能指标必须得到相应的提高。
标准实验报告（5）
标准实验报告（5）实验报告（五）⼀、实验室名称：信息对抗系统专业实验室⼆、实验项⽬名称：雷达信号产⽣与检测器设计实验三、实验学时：4学时四、实验原理：LFM、相位编码脉冲压缩原理；能量检测器原理。
五、实验⽬的：针对LFM、相位编码脉冲压缩雷达对抗⽬标，掌握侦察接收机截获信号样本的模拟产⽣⽅法；掌握⾮合作⽅对截获雷达信号的检测原理，并对检测性能进⾏性能仿真。
六、实验内容：侦察接收机截获的LFM雷达信号的模拟仿真；侦察接收机截获的相位编码雷达信号的模拟仿真；对截获雷达信号能量检测器的仿真；仿真不同信噪⽐情况下的能量检测器的ROC曲线。
七、实验器材（设备、元器件）：计算机、Matlab计算机仿真软件⼋、实验步骤：1.产⽣特定参数(脉宽、带宽、起始频率、TOA)的LFM、BPSK脉冲雷达信号；2.按照SNR产⽣特定⽅差的AWGN；3.进⾏多次蒙特卡罗仿真（每次仿真中独⽴产⽣噪声）4.每次仿真中噪声、噪声+信号分别做能量计算处理5.设定虚警概率（门限），计算检测概率，画出ROC曲线6.改变SNR，画出ROC并在不同SNR情况下⽐较实验程序如下：clear all;clc;close all;fc=0.1;B=0.3;tau=1000;%产⽣LFM信号signal_LFM=exp(j*(2*pi*(fc*[1:tau]+0.5*B/tau*[1:tau].^2)*randn));% figure,plot(real(signal_LFM));% figure,plot(linspace(0,1,length(signal_LFM)),abs(fft(signal_LFM)));s_L=[zeros(1,500),ones(1,tau).*signal_LFM,zeros(1,500)];%figure,plot(real(s_L));%figure,plot(linspace(0,1,length(s_L)),abs(fft(s_L)));%产⽣BPSK信号code_width=5;code_length=tau/code_width;code=randsrc(1,code_length);signal_BPSK=rectpulse(code,code_width);%figure,plot(signal_BPSK);signal_BPSK=signal_BPSK.*exp(j*(2*pi*fc*[1:length(signal_BPSK)]+randn)); s_B= [zeros(1,500),ones(1,tau).*signal_BPSK,zeros(1,500)];%figure,plot(real(s_B));%figure,plot(linspace(0,1,length(s_B)),abs(fft(s_B)));SNR=0.5;M=10000;n_max=zeros(1,M);s_max=zeros(1,M);for m=1:Mnoise=sqrt(1/10^(SNR/10)/2)*(randn(size(s_L))+j*randn(size(s_L)));s=s_L+noise;N=(real(noise)).^2+(imag(noise)).^2;S=(real(s)).^2+(imag(s)).^2;n_max(m)=max(abs(N));s_max(m)=max(abs(S));if mod(m,M/10)==0,disp(m),endendn_max=sort(n_max,'descend');Pd=zeros(1,M);for t=1:MPd(t)=length(find(s_max>=n_max(t)))/M;endPfa=linspace(0,1,M);figure,plot(Pfa,Pd);title('ROC曲线');xlabel('虚警概率');ylabel('检测概率');（注：对BPSK信号检测只需把检测程序部分的s_L换成s_B即可）九、实验数据及结果分析根据上述实验程序得到的实验数据及结果如下：LFMBPSK⼗、实验结论通过改变信噪⽐可以明显看出随着信噪⽐的增⼤，在虚警概率较⼩时，检测概率也能达到很⾼的数值。
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电子科技大学电子工程学院标准实验报告（实验）课程名称LFM脉冲压缩雷达的设计与验证电子科技大学研究生院制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：科B516室实验时间：一、实验室名称：电子信息工程专业学位研究生实践基地二、实验项目名称：LFM脉冲压缩雷达的设计与验证三、实验学时：20四、实验原理：1、LFM脉冲信号和脉冲压缩处理脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉冲带宽确定。
窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率，在高频时，由于波导尺寸小，会对峰值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限的作用距离。
现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。
进行脉冲压缩时的LFM脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为2()exp 2i t t s t Arect j T μ⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ 其中的矩形包络为112102t T t rect T t T ⎧≤⎪⎪⎛⎫=⎨⎪⎝⎭⎪>⎪⎩式中的μ为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式2/B T μπ= 时带积1D BT =>>时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为22[2/]()4220i B B j f f S f ππμ⎧⎧⎫-+-≤≤⎪⎨⎬=⎩⎭⎨⎪⎩其他脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为准则设计出来的最佳线性滤波器。
假设系统输入为()()()i i x t s t n t =+，噪声()i n t 为均匀白噪声，功率谱密度为0()2n p N ω=，()i s t 是仅在[0,]T 区间取值的输入脉冲信号。
根据线性系统的特点，经过频率响应为()H ω匹配滤波器的输出信号为()()()o o y t s t n t =+，其中输入信号分量的输出为()()()exp()o i s t S H j t d ωωωω∞-∞=⎰与此同时，输出的噪声平均功率为2()2NN H d ωω∞-∞=⎰则0t时刻输出信号信噪比可以表示为22020()()e ()()2j ti o S H d s t N NH d ωωωωωω∞-∞∞-∞=⎰⎰要令上式取最大值，根据Schwarz 不等式，则需要匹配滤波器频响为0()()exp()i H KS j t ωωω*=-对应的时域冲激响应函数形式为*0()()i h t Ks t t =-要使该匹配滤波器为因果系统，必须满足0t T≥，信噪比最大时刻的输出信噪比取值是02o S E N N ⎛⎫= ⎪⎝⎭当匹配滤波器冲激响应函数满足(5-5)式时，通过匹配滤波器的输出信号分量可以表示为下式：*0()()()()()o i i i s t s h t d K s s t t d ττττττ∞∞-∞-∞=-=-+⎰⎰由上式可知，此时的输出信号分量实际上是输入信号的自相关函数，在0t 时刻输出的最大值就是自相关函数的最大值。
如上所述，匹配滤波器输出信号是信号波形的自相关函数，其傅立叶变换结果就是信号功率谱，则信号带宽越大，输出信号越窄，距离分辨力越好。
所以，当宽脉冲的脉内频率或相位经过调制后，信号带宽增大，经过匹配滤波器后就会被压缩为窄脉冲，从而保证了雷达的作用距离和高距离分辨力。
这样的调制信号被称为脉冲压缩信号，常用的脉冲压缩信号包括LFM 脉冲、非线性调频（NLFM ）脉冲和相位编码脉冲。
匹配滤波器对调制后脉冲的压缩作用，也可以从滤波器的群延时特性来理解。
从上面表达式可知，除了时延0t引入的相位因子以外，滤波器频响的相位函数与输入信号是共轭关系，这也就是说，滤波器的群时延特性正好与输入信号的频率-时间变化规律相反。
以LFM 脉冲信号为例，雷达发射信号频率随时间增加，而匹配滤波器对信号起始的低频分量延时大，对后面的高频分量延时小，中间频率则按相应比例延迟，这样，线性调频脉冲的不同分量，几乎同相地从匹配滤波器输出，在某个时刻输出压缩成单一载频的窄脉冲。
要对基带LFM 脉冲信号进行压缩处理，对应的匹配滤波器应具有以下特性 0()()exp[()]exp()i i H K S j j t ωωφωω=--式中的()i S ω和()i φω分别是LFM 脉冲的幅频特性和相频特性。
为方便推导，进行变量代换时，取K =，则得到LFM 脉冲经过匹配滤波器后输出的信号频谱为0()()())o i S S H j t ωωωω==-经过傅立叶反变换后，则得到脉冲压缩输出信号()o s t 为0()o s t =由上式可知，LFM 脉冲经过脉冲压缩以后输出的信号为sin x x 函数，与压缩前的脉宽T 相比，脉冲宽度压缩了D 倍。
2、DUC 和DDC窄带信号的数学表达式常写为：（通信和雷达）0()()cos[()]x t a t t t ωϕ=+正交分量为)](sin[)()]([0t t t a t x H φω+=两个相互正交的分量可表示为复解析式：000[()]()()()()()j t t j t j t j t B z t a t e a t e e z t e ωφωωφ+==⋅=⋅z B (t)为零载频信号，称之为基带信号（Baseband Signal ）或零中频信号。
000()()()() ()cos[()]j ()sin[()]()j ()j t j t j t j t B BI BQ z t z t e a t e e e a t t a t t z t z t ωωωφφφ--=⋅=⋅⋅⋅=+=+其中，z BI (t )就是I 信号，z BQ (t )就是Q 信号。
因此，由已调信号x (t )获得基带信号z BI (t )、z BQ (t )后，其幅度、相位或频率的调制信息可通过运算获得：)]([)()]([Im )]([Re )(2222t x H t x t z t z t a +=+=)()]([tan )](Re[)](Im[tan )(11t x t x H t z t z t --==φ 22()[()]()()[()]()()[()]d t H x t x t x t H x t t dt x t H x t φω''-==+ 其中，式(1.22)中tan -1为四象限反正切。
通过信号的复解析，很容易获得信号的基带调制信息，因此这一过程也称为正交解调或正交分解，其相反的过程称为正交调制。
在数字域中完成的正交解调为DDC ，反之为DUC 。
DDC 的典型结构如下图所示图1 DDC 结构示意框图DUC 的典型结构如图3所示图2 DUC 结构示意框图3、恒虚警处理（CFAR ）基本方法雷达信号的检测问题，就是对某一坐标位置上目标信号“有”或“无”的判断问题。
最初，这一任务由雷达操纵员根据雷达屏幕上的回波信号进行人工判断来完成。
后来，出现了自动检测技术，并从一开始的固定、半固定门限检测发展到自适应恒虚警检测（CFAR ）。
CFAR 检测使得雷达在多变的背景信号中能够维持虚警概率的相对稳定，这种虚警概率的稳定性对于大多数的雷达，如搜索警戒雷达、跟踪雷达、火控雷达等都是至关重要的，因此，CFAR 检测已逐渐成为现代雷达的一项标准技术。
在进行恒虚警处理时，根据处理对象的不同分为慢门限恒虚警和快门限恒虚z z(n )(n )警。
慢门限恒虚警主要针对接收机内部噪声，快门限恒虚警则针对于杂波环境下的雷达自动检测。
慢门限CFAR：对于高斯类杂波，较早的检测是噪声电平恒定电路，它适用于接收机热噪声之类的平均功率变化缓慢的情况，称为慢门限检测。
接收机内部噪声由于温度、电源等因素而改变，它的变化是缓慢的，故适用于慢门限CFAR。
下图为慢门限恒虚警噪声电平恒定电路模型。
五、实验目的：1.掌握LFM脉冲信号的产生；2.掌握脉冲压缩模块的设计与FPGA实现;3.掌握MTI模块的设计与FPGA实现;4.掌握CFAR模块的设计与FPGA实现;六、实验内容：根据给出的信号参数，产生基带LFM脉冲信号，并利用DUC将其变换到中频输出；然后根据带通采样定理，对中频信号进行采集后，再进行DDC，得到LFM脉冲的基带信号；采用时域脉冲压缩方法对基带LFM脉冲信号进行脉冲压缩处理；按照CA-CFAR步骤，求出平均噪声功率，然后进行归一化，按照门限进行判决七、实验器材（设备、元器件）：示波器，计算机，软件无线电实验平台八、实验步骤：1. 按照前面所述的原理，先完成LFM脉冲基带信号的设计和仿真，得到仿真采样率40MHz下，带宽10MHz，脉冲宽度6.4 s的LFM脉冲基带信号的时域波形如下：图3 LFM 脉冲基带信号时域波形频域图形如下：510152025303540图4 LFM 脉冲基带信号频域波形2. 在经过DUC 变换到中频后，时域波形为0 5010015020025030000.5105010015020025030000.51图5 LFM 脉冲中频信号时域波形频域图形为00.20.40.60.811.21.41.61.824图6. LFM 脉冲中频信号频域波形3. 按照一帧数据由16个PRI 组成，用MATLAB 编程产生一帧中频回波信号，幅度受多普勒频率调制，然后再进行数字下变频，数字下变频的NCO 频率选为10M ，采样率选为40M ，则经过下变频和抽取后的I 路和Q 路时域波形如下5-3-2-11235图7 LFM 脉冲串基带信号时域波形将上述的脉冲串波形放大后观察，每个PRI 内的基带回波信号应该和图3的基带信号波形完全一致。
4． 接下来就是对基带回波脉冲串的脉冲压缩处理，处理后对输出复信号进行求模，得到的输出波形如下图1000200030004000500060007000800090009图8 LFM 脉冲串基带信号脉压后时域波形单个PRI 内，脉冲压缩求模后的时域波形如下图所示0.511.522.519图9 脉冲压缩输出结果5．对上述脉压后的结果进行恒虚警处理，则可以检测出目标所在位置。
6. 采用HDL 语言实现整个信号产生和处理检测过程，整个FPGA 程序框架如下图所示。
LFM 脉冲产生噪声产生A/DDDC脉冲压缩数据重排1相参积累恒虚警检测结果图10. FPGA 模块组成结构框图在模块划分完成以后，需要对图10中给出的每个模块分别编写程序和软件仿真，验证了模块和整个程序的时序正确性后，将编译后结果下载到软件无线电实验平台（具体连接和下载过程按照软件无线电实验平台使用手册进行），然后将重要模块的输出送到D/A 来观察系统工作是否正常。