线性调频连续波雷达信号处理系统分析
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本文还分析了线性调频连续波多周期回波特性，对其动目标在频域的关系进 行了研究，通过这些分析提出了使用 2 维 FFT 算法进行线性调频连续波雷达固定 杂波抑制的方法，并给出了计算机仿真结果。还分析了调频宽度（W）和调频线 性度（L）对系统相关参数的重要性以及调频斜率误差对系统的影响。最后利用动 目标和静目标回波信号与发射信号的差拍信号在频域上的不同特点，实现了 LFM-CW 雷达的 MTI，也揭示了 LFM-CW 雷达的 MTI 的实现方法。
国际雷达界权威人士Merrill I Skolnik 在1985年的一篇回顾雷达五十年发展历 史的文献[12]中，几乎全篇都在介绍脉冲雷达技术的发展、现状和未来，而极少提 及连续波雷达。由此也可以看出脉冲雷达在雷达发展历史和现实应用中的统治地 位。
连续波雷达由于体制上的特点，决定了它不能在发射信号期间关闭接收机， 而只能采取其它技术途径来实现收发间的隔离。由于到目前为止，连续波雷达收 发间的隔离都难于做得很好，限制了连续波雷达的发射功率，因此连续波雷达的 作用距离难于做的很大，不像脉冲雷达那样可以有数百公里甚至上千公里的作用 距离因而能满足军事应用中远距离发现目标的要求，所以它的应用远不及脉冲雷 达广泛，有关理论和技术的发展水平也大大落后于脉冲雷达。
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调频连续波雷达信号处理系统分析
方要想干扰伪随机或者随机二相码连续波雷达很困难的。因此连续波雷达很容易 实现低截获概率。
第二：连续波雷达接收机的带宽较窄，在杂波背景下具有良好的检测能力。 第三：从雷达距离方程来看，增大发射功率和收发天线的增益，减少接收机噪 声系数和微波损耗，有可能检测出较小的隐身目标，使雷达探测或者跟踪距离满 足战术技术要求。连续波雷达和脉冲雷达相比，其唯一的障碍是连续波雷达的收 发隔离。 从雷达诞生到今天的六十多年里，雷达都主要应用于军事领域，因此特别注 意雷达在远距离发现目标的能力，以便尽早发现敌方入侵飞行器。在这种情况下， 除了要求雷达接收机有足够高的灵敏度外，特别要求雷达有足够的发射功率，为 了避免极高的发射功率泄漏到高度灵敏的接收机中，造成目标检测困难甚至造成 接收机损坏，必须在发射机工作期间关闭接收机，因此造成了在发射机工作期间 雷达无法检测目标，形成雷达近距离盲区。为了使雷达作用范围能够覆盖感兴趣 的距离区段和保证距离分辨力，就必须使发射信号的时间宽度远远小于雷达作用 距离所对应的回波时延，所以发射信号可以看成一个射频“脉冲”信号。因此，这种 体制的雷达被称为脉冲雷达。
In the paper, we also discuss the characteristics of multi-cycle beat signal, research the relation of moving target in frequency domain and present the algorithm based on 2-FFT to restrain the fixing clutter. The computer simulation results are given in the paper. And we analyse frequency modulation width (W ) and frequency modulation linear degree(L) for importance of system relevant parameter and frequency modulation slope error influence in the system. At last we make use of move target and state target echo waves signal and transmit signal the different characteristics of the beat signal in frequency, having been realized MTI of LFM-CW radar, and also expolsed the implementation method of MTI of LFM-CW radar.
连续波雷达接收机的带宽窄于脉冲雷达接收机。因此，它有利于抗杂波，并在 电磁干扰环境下具有更好的下视和抗干扰能力，特别是只是实现测速时，连续波 雷达显得更为优越。测距时也不存在脉冲雷达的距离遮挡现象。
连续波雷达比脉冲雷达的反隐身、抗背景杂波和抗干扰能力更好： 第一：发射机功率较低，有利于反侦察。例如，连续波雷达采用调频或者随机 码调相，使对方的侦察接收机无法利用快速傅里叶变换跟踪雷达的瞬时频率，对
Depending on above analysis, we develop the realizing of the real-time signal processing system of single soldier’s microwave radar, the author introduces the algorithm.
连续波(Continuous Wave: CW)雷达是指发射连续波信号，主要用来测量目标的 速度。如需要同时测量目标的距离，则需要对发射信号进行调制，例如对连续波 的正弦波信号进行周期性的频率调制。而脉冲雷达发射的波形是矩形脉冲，按一 定的或者交错的重复周期工作。
现代脉冲雷达技术已经相当成熟了，但是从原理上来讲同时解决距离和速度测 量的模糊问题是不可能的，这就需要采用多重复脉冲频率（PRF）的方法来解决距 离和速度模糊，因而不仅使系统的数据传输率下降，而且不利于信噪比（SNR） 的提高。而连续波雷达，例如用伪码或者随机码 0～π 调相的连续波雷达，则可以 很好地解决脉冲雷达盲区的问题，且有良好的速度和距离分辨率。同时在近程雷 达系统或者次级雷达中，连续波雷达和脉冲雷达相比具有独特的优点：特别是随 着当今世界微波固态器件的发展，利用连续波雷达能使雷达更为简单，其原因在 于连续波雷达的发射机无需甚高压，不会产生高压打火，并且调制信号可以多样 化，这在相同体积和重量下有利于发射机的提高。这样，连续波雷达可以做到体 积小、重量轻、发射机容易实现而且馈线损耗也较低。
由于脉冲雷达特别适应军事应用的要求，所以它在雷达诞生后的半个多世纪 中取得了很大发展。有关脉冲雷达的器件和技术得到了迅速发展，而且相继出现 了适用于不同场合的各种雷达体制。脉冲雷达在各个领域的广泛应用也促进了雷 达基础理论的产生和发展，这些理论一经出现立即被用于脉冲雷达的研制或改进 中，促进了脉冲雷达的进一步发展。到目前为止，有关脉冲雷达的理论和技术已 经相当成熟。
本人签名：
日期
导师签名：
日期
第一章 绪 论
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第一章 绪 论
1.1 研究背景和意义和研究概况及发展动态
1.1.1 历史概况
雷达的英文名字是 Radar(Radio Detection Ranging)，其含义是指用无线电对目 标进行探测和测距。雷达的基本任务有两个：一是发现目标的存在，二是测量目 标的相关参数，前者称为雷达检测，后者成为雷达参数提取或者是雷达参数姑值。 随着现代雷达技术的发展，雷达的任务不仅仅是测量目标的距离、方位和仰角， 而且包含测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多相关信息。作为探测目标 和获取信息的手段和工具，雷达系统具有探测距离远、可全天候工作以及快速搜 索和精确跟踪目标等优点，无论军用还是民用，都占据着重要位置。
近年来由于超大规模集成电路和阵列处理技术促进了数字信号处理器的迅速 发展，可利用微型数字信号处理器实现FFT来代替模拟窄带滤波器组结构，从而大 大减小了线性调频连续波雷达的设备量；同时，固态微波和毫米波器件的发展使
Key Word: Linear Frequency Modulated Continuous Wave Radar Beat Signal Range-Velocity Coupling Partner in Frequency Domain MTI
独创性（或创新性）声明
本人声明所呈交的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 成功。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的 任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
在以上分析的基础上，提出一个单兵雷达的具体实施方案，本文作者主要讨 论了整个系统的方案的设计与实现，并给出相关算法。
关键词： 线性调频连续波雷达 差拍信号 距离－速度耦合 频域配对 动目标显示
Abstractor
This thesis discusses the realizing of the real-time signal processing system of single soldier’s microwave radar, and reveals the basic relations between the system parameters, and concludes the peculiarities of LFM-CW radar. The analysis also indicates the characteristic of the beat signal of LFM-CW radar. Attentions are also paid to the LFM-CW signal’s ambiguity function, range and velocity resolution, and the range-velocity coupling problem is pointed out emphatically.We can find that the range error caused by Doppler frequency can not be eliminated in singleness FM slope, but it is changed by the different FM slope. Based on this, a new method-partner method in frequency domain has been introduced which can decoupled the range and velocity. In the paper, we give the algorithm and computer simulation result.
西安电子科技大学 硕士学位论文
线性调频连续波雷达信号处理系统分析 姓名：唐艾宾
申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：刘书明
20050101
摘要
针对线性调频连续波雷达的工作特点，本文推导了线性调频连续波雷达的基 本关系式，并在此基础上分析了线性调频连续波雷达的特点；分析了线性调频连 续波雷达的回波特性，模糊函数，距离和速度分辨力；并对动目标差拍信号在频 域上出现的距离－速度耦合现象进行了研究。距离－速度耦合引起的距离偏移在 单一调频斜率的 LFM-CW 雷达中是无法消除的，但不同调频斜率时运动目标的距 离偏移会有所不同，根据这种差别，可以采用差拍频域配对的方法校正距离偏移。 本文给出了从多目标差拍信号中对同一目标差拍信号进行配对的具体算法和仿真 结果。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：
wk.baidu.com
日期
关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定。即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。本人保证 毕业离校后，发表论文或使用论文（与学位论文相关）工作成果时署名单位仍然 为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文； 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段 保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）
国际雷达界权威人士Merrill I Skolnik 在1985年的一篇回顾雷达五十年发展历 史的文献[12]中，几乎全篇都在介绍脉冲雷达技术的发展、现状和未来，而极少提 及连续波雷达。由此也可以看出脉冲雷达在雷达发展历史和现实应用中的统治地 位。
连续波雷达由于体制上的特点，决定了它不能在发射信号期间关闭接收机， 而只能采取其它技术途径来实现收发间的隔离。由于到目前为止，连续波雷达收 发间的隔离都难于做得很好，限制了连续波雷达的发射功率，因此连续波雷达的 作用距离难于做的很大，不像脉冲雷达那样可以有数百公里甚至上千公里的作用 距离因而能满足军事应用中远距离发现目标的要求，所以它的应用远不及脉冲雷 达广泛，有关理论和技术的发展水平也大大落后于脉冲雷达。
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调频连续波雷达信号处理系统分析
方要想干扰伪随机或者随机二相码连续波雷达很困难的。因此连续波雷达很容易 实现低截获概率。
第二：连续波雷达接收机的带宽较窄，在杂波背景下具有良好的检测能力。 第三：从雷达距离方程来看，增大发射功率和收发天线的增益，减少接收机噪 声系数和微波损耗，有可能检测出较小的隐身目标，使雷达探测或者跟踪距离满 足战术技术要求。连续波雷达和脉冲雷达相比，其唯一的障碍是连续波雷达的收 发隔离。 从雷达诞生到今天的六十多年里，雷达都主要应用于军事领域，因此特别注 意雷达在远距离发现目标的能力，以便尽早发现敌方入侵飞行器。在这种情况下， 除了要求雷达接收机有足够高的灵敏度外，特别要求雷达有足够的发射功率，为 了避免极高的发射功率泄漏到高度灵敏的接收机中，造成目标检测困难甚至造成 接收机损坏，必须在发射机工作期间关闭接收机，因此造成了在发射机工作期间 雷达无法检测目标，形成雷达近距离盲区。为了使雷达作用范围能够覆盖感兴趣 的距离区段和保证距离分辨力，就必须使发射信号的时间宽度远远小于雷达作用 距离所对应的回波时延，所以发射信号可以看成一个射频“脉冲”信号。因此，这种 体制的雷达被称为脉冲雷达。
In the paper, we also discuss the characteristics of multi-cycle beat signal, research the relation of moving target in frequency domain and present the algorithm based on 2-FFT to restrain the fixing clutter. The computer simulation results are given in the paper. And we analyse frequency modulation width (W ) and frequency modulation linear degree(L) for importance of system relevant parameter and frequency modulation slope error influence in the system. At last we make use of move target and state target echo waves signal and transmit signal the different characteristics of the beat signal in frequency, having been realized MTI of LFM-CW radar, and also expolsed the implementation method of MTI of LFM-CW radar.
连续波雷达接收机的带宽窄于脉冲雷达接收机。因此，它有利于抗杂波，并在 电磁干扰环境下具有更好的下视和抗干扰能力，特别是只是实现测速时，连续波 雷达显得更为优越。测距时也不存在脉冲雷达的距离遮挡现象。
连续波雷达比脉冲雷达的反隐身、抗背景杂波和抗干扰能力更好： 第一：发射机功率较低，有利于反侦察。例如，连续波雷达采用调频或者随机 码调相，使对方的侦察接收机无法利用快速傅里叶变换跟踪雷达的瞬时频率，对
Depending on above analysis, we develop the realizing of the real-time signal processing system of single soldier’s microwave radar, the author introduces the algorithm.
连续波(Continuous Wave: CW)雷达是指发射连续波信号，主要用来测量目标的 速度。如需要同时测量目标的距离，则需要对发射信号进行调制，例如对连续波 的正弦波信号进行周期性的频率调制。而脉冲雷达发射的波形是矩形脉冲，按一 定的或者交错的重复周期工作。
现代脉冲雷达技术已经相当成熟了，但是从原理上来讲同时解决距离和速度测 量的模糊问题是不可能的，这就需要采用多重复脉冲频率（PRF）的方法来解决距 离和速度模糊，因而不仅使系统的数据传输率下降，而且不利于信噪比（SNR） 的提高。而连续波雷达，例如用伪码或者随机码 0～π 调相的连续波雷达，则可以 很好地解决脉冲雷达盲区的问题，且有良好的速度和距离分辨率。同时在近程雷 达系统或者次级雷达中，连续波雷达和脉冲雷达相比具有独特的优点：特别是随 着当今世界微波固态器件的发展，利用连续波雷达能使雷达更为简单，其原因在 于连续波雷达的发射机无需甚高压，不会产生高压打火，并且调制信号可以多样 化，这在相同体积和重量下有利于发射机的提高。这样，连续波雷达可以做到体 积小、重量轻、发射机容易实现而且馈线损耗也较低。
由于脉冲雷达特别适应军事应用的要求，所以它在雷达诞生后的半个多世纪 中取得了很大发展。有关脉冲雷达的器件和技术得到了迅速发展，而且相继出现 了适用于不同场合的各种雷达体制。脉冲雷达在各个领域的广泛应用也促进了雷 达基础理论的产生和发展，这些理论一经出现立即被用于脉冲雷达的研制或改进 中，促进了脉冲雷达的进一步发展。到目前为止，有关脉冲雷达的理论和技术已 经相当成熟。
本人签名：
日期
导师签名：
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第一章 绪 论
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第一章 绪 论
1.1 研究背景和意义和研究概况及发展动态
1.1.1 历史概况
雷达的英文名字是 Radar(Radio Detection Ranging)，其含义是指用无线电对目 标进行探测和测距。雷达的基本任务有两个：一是发现目标的存在，二是测量目 标的相关参数，前者称为雷达检测，后者成为雷达参数提取或者是雷达参数姑值。 随着现代雷达技术的发展，雷达的任务不仅仅是测量目标的距离、方位和仰角， 而且包含测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多相关信息。作为探测目标 和获取信息的手段和工具，雷达系统具有探测距离远、可全天候工作以及快速搜 索和精确跟踪目标等优点，无论军用还是民用，都占据着重要位置。
近年来由于超大规模集成电路和阵列处理技术促进了数字信号处理器的迅速 发展，可利用微型数字信号处理器实现FFT来代替模拟窄带滤波器组结构，从而大 大减小了线性调频连续波雷达的设备量；同时，固态微波和毫米波器件的发展使
Key Word: Linear Frequency Modulated Continuous Wave Radar Beat Signal Range-Velocity Coupling Partner in Frequency Domain MTI
独创性（或创新性）声明
本人声明所呈交的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 成功。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的 任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
在以上分析的基础上，提出一个单兵雷达的具体实施方案，本文作者主要讨 论了整个系统的方案的设计与实现，并给出相关算法。
关键词： 线性调频连续波雷达 差拍信号 距离－速度耦合 频域配对 动目标显示
Abstractor
This thesis discusses the realizing of the real-time signal processing system of single soldier’s microwave radar, and reveals the basic relations between the system parameters, and concludes the peculiarities of LFM-CW radar. The analysis also indicates the characteristic of the beat signal of LFM-CW radar. Attentions are also paid to the LFM-CW signal’s ambiguity function, range and velocity resolution, and the range-velocity coupling problem is pointed out emphatically.We can find that the range error caused by Doppler frequency can not be eliminated in singleness FM slope, but it is changed by the different FM slope. Based on this, a new method-partner method in frequency domain has been introduced which can decoupled the range and velocity. In the paper, we give the algorithm and computer simulation result.
西安电子科技大学 硕士学位论文
线性调频连续波雷达信号处理系统分析 姓名：唐艾宾
申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：刘书明
20050101
摘要
针对线性调频连续波雷达的工作特点，本文推导了线性调频连续波雷达的基 本关系式，并在此基础上分析了线性调频连续波雷达的特点；分析了线性调频连 续波雷达的回波特性，模糊函数，距离和速度分辨力；并对动目标差拍信号在频 域上出现的距离－速度耦合现象进行了研究。距离－速度耦合引起的距离偏移在 单一调频斜率的 LFM-CW 雷达中是无法消除的，但不同调频斜率时运动目标的距 离偏移会有所不同，根据这种差别，可以采用差拍频域配对的方法校正距离偏移。 本文给出了从多目标差拍信号中对同一目标差拍信号进行配对的具体算法和仿真 结果。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：
wk.baidu.com
日期
关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定。即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。本人保证 毕业离校后，发表论文或使用论文（与学位论文相关）工作成果时署名单位仍然 为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文； 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段 保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）