雷达基本信号概念:相参,积累,采样率,IQ数据

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雷达基本信号概念:相参,积累,采样率,IQ数据
相参
相参 ⼜称为相⼲, 定义为***脉冲之间存在确定的相位关系***。

简单来说,脉冲间的相位可以互相对照,知道其中⼀个相位就有办法知道另外⼀个。

相参处理的意义在于脉冲积累时提⾼信噪⽐,提⾼多普勒频率的准确度。

相参是指脉冲之间的初始相位具有确定性(第⼀个脉冲的初相可能是随机的,但后序的脉冲和第⼀个脉冲之间的相位具有确定性,这是提取多普勒信息的基础。

第⼀个脉冲初始相位的随机性并不影响后序的信号检测,因为检测前是要进⾏取模的),⾮相参是指脉冲之间的初始相位都是随机的,彼此不相关。

相参和⾮相参是⼀个与硬件发展相关的⼀组概念。

原来的脉冲产⽣⽅式是让振荡器通过⼀个精度不⾼的开关,由于开关的精度不⾼,微⼩的时延误差就会导致⾼频信号的初相出现⼤的差异,因此产⽣出来的脉冲信号初始相位可以看作是在[0,2*pi]之间的均匀分布,下⼀个脉冲也是如此。

现在的信号产⽣⼀般采⽤⾼精度晶体振荡器加直接数字频率合成(DDS)。

当然,这种信号产⽣⽅式也是有相位误差的,衡量相参性能好坏的指标好像有频率稳定度、相位噪声等。

积累
积累分为相参积累和⾮相参积累,⾮相参积累⼜称视频积累。

雷达回波中存在噪声,雷达的主要⽬的就是要把微弱的⽬标信号从噪声中分离出来,即设法提⾼信号和噪声的⽐值(信噪⽐)。

⽬标信号是放⼤⼀种直接办法,但会同时放⼤,并且放⼤电路⾃⼰本⾝也有噪声,不利。

进⾏积累,我们可以对n个回波进⾏累加,由于噪声是随机的,累加的结果是信号变强(理想状态是提⾼到n倍),⽽噪声因是随机的,强度反⽽变⼩,这样信号与噪声⽐就提⾼了。


相参积累⼜称中频积累,它是最理想的积累,因为中频积累保存了相位信息即是相参信号,所以理论上积累后信噪⽐可提⾼到n倍,但这相对来说对雷达体制的要求较⾼;
视频积累⼜称⾮相参积累,也称检波后积累,它是将已变为中频的回波信号经包络检波后进⾏累加,由于检波后相位信息丢失,回波变为⾮相参的,成为纯粹的视频信号,故称⾮相参积累。

视频积累的效果不如相参积累,其信噪⽐提⾼倍数⼩于n,但⼤于n的1/2次⽅,但已相当可观了,虽然视频积累不如相参积累效果好,但是由于它较容易实现,所以很多现代雷达依然使⽤视频积累的⽅式。

采样率:
带限信号变换的快慢受到它的最⾼频率分量的限制,也就是说它的离散时刻采样表现信号细节的能⼒是有限的。

I/Q data:
Precisely varying the phase of a high-frequency carrier sine wave in a hardware circuit according to an input message signal is difficult. A hardware signal modulator that manipulates the amplitude and phase of a carrier sine wave would therefore be expensive and difficult to design and build, and, as it turns out, not as flexible as a circuit that uses I and Q waveforms. To understand how to avoid manipulating the phase of an RF carrier directly, refer to the following I/Q modulation equations: Essentially, what this fact means is that you can control the amplitude, frequency, and phase of a modulating carrier sine wave by simply manipulating the amplitudes of separate I and Q input signals. With this method, you do not need to directly vary the phase of an RF carrier sine wave. You can achieve the same effect by manipulating the amplitudes of input I and Q signals. Of course, the second half of the equation is a sine wave and the first half is a cosine wave, so you must include a device in the hardware circuit to induce a 90-degree phase shift between the carrier signals used for the I and Q mixers, but this addition is a simpler design issue than the aforementioned direct phase manipulation.。

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