2014-雷达原理第五讲-讲义

固定目标
1/ f d
相邻脉冲的相位差
2vr Tr d Tr 0 c
相邻脉冲间的时延变化量 运动目标
tr 2vr Tr 2R c c
2、相关脉冲多普勒雷达（续）
多普勒信息提取方法 通常 如果
fd fd 1

1
采用多个脉冲提取 f d 采用单个脉冲提取 f d

闪烁（蝴蝶效应）
1、连续波多普勒雷达
基准信号： U 0 检波器： U 0 U r 回波信号： U r
通常 U 0 U r
初始相位差
U U 0 U r cos
U 0 U r cos(d t 0 )
直接检波的优缺点 优点：简单 固定目标： 运动目标：
vg
二维 o

目标静止
vr v sin
vt
平台、目标都运动
vg
三维 o

vr vg sin vt sin
平台静止、目标运动
vr vt sin cos

vt
90
o

vt
一、动目标与固定目标信号的特点
2、频域特性
幅度值 零点位置
sin( f ) f
第六章
运动目标检测
MTI （Moving Target Indication） MTD （Moving Target Detection）
一、动目标与固定目标信号的特点
1、时域特性 发射信号 接收信号
ut U t cos 1 U t cos(0 t 01 ) ur U r cos r U r cos[0 (t tr ) 01 02 ]
2、盲相 盲相与盲速的区别
对消器的输出
d Tr y(t ) u '(t ) u(t ) 2U r sin 2
引起盲速
d Tr sin d t 2 0
引起盲相
点盲相：相邻时刻的检波器的输出相等，从而使对消器的输出为零 连续盲相：若干重复周期连续出现丢失动目标回波
PT (t )
t
2 1 1 2


f


PT (t ) sin(0 t 0 )
t
f0 f0 1

f
一、动目标与固定目标信号的特点
2、频域特性
时域脉冲串（无限延拓）

Tr
f0 1 Tr
t
谱线之间的间隔
f0
f0
1

f
一、动目标与固定目标信号的特点
2、频域特性
时域脉冲串（有限延拓，T = MTr）
T y (t ) u '(t ) u (t ) 2U r sin d r 2 幅度
d Tr
2
n 时,
f d nf r , y (t ) 0
消除了固定目标，同时引入运动目标的盲速
2、消除固定目标回波
一次对消器的频域分析
x(n)
Z-1
x(n 1)
-
y(n) x(n) x(n 1)
镜像问题
ud (t ) K cos(d t ) d
采用I、Q通道
s (t ) cos(d t ) j sin(d t ) e jd t
d
由于发射信号有限长所引入的频谱展宽
二、动目标多普勒信息提取方法
2、相关脉冲多普勒雷达
基准信号： U 0 检波器： U 0 U r
二次对消较一次对消有所改善 通带内频响不均匀 属于有限脉冲响应（FIR）滤波器
H ( z) 1 z
1
H ( z ) 1 z
极点： z = 0
1 2

零点： z = 1
零点、极点距离远
递归型滤波器的设计（一次对消） 无限脉冲响应（IIR）滤波器 非递归型 递归型
传递函数 传递函数
sin( Tf ) Tf
T，Tr , 的影响
f0
f0
1

f
sin( Tf ) Tf
f
一、动目标与固定目标信号的特点
2、频域特性
固定目标频谱
f
0

1

f
0
f
0

1 Tr
f
运动目标频谱
( f0 fd
1 ) Tr
( f0 fd )
f0 f d
f0 fd
1 Tr
多次相消梳状滤波器
零、极点的设计
3、消除运动杂波
一次对消
杂波
f 'd
二次对消
目标： 滤波器的凹口对准杂波中心 技术： 设计零点

z ej
ze
j 2 f 'd / f r
H ( z ) 1 e j z 1
f 'd
复数滤波器
自适应动目标显示 (AMIT: Adaptive Moving Target Indication) 杂波频谱中心变化，滤波器的凹口应自适应地对准杂波中心
检波器得到的频率
2vr
nf r

vr
1 nf r 2
1、盲速 从对消器的角度分析
f d nf r 盲速
H ( ) H max
盲速区
1 最大不模糊的速度： fd fr 2
Recalling 最大不模糊的距离：
v r max R max
2 vr m a x 1 fr 2
R max c 2 fr
H ( z) 1 z 1
递归型滤波器的设计（一次对消） 非递归型 零、极点分布 零、极点分布 递归型
极点趋于零点，频响更平坦，但凹口 会变窄 由于是IIR型，有限脉冲干扰的影响
递归型滤波器的设计（二次对消） 非递归型 递归型
传递函数
传递函数
两个零点
两个零点 两个极点
递归型滤波器的设计（二次对消） 非递归型 递归型
1、时域特性 运动目标
2R tr c
2( R0 vr t ) c
2( R0 vr t ) 2 0 [t ] 01 02 ] c
回波信号频率
2vr f2 f0 f0 c
2vr fd f0 c
相位差
func(t )
1、时域特性 径向速度的概念
2、相关脉冲多普勒雷达（续） 盲速
Fd 0 1 fd fr Tr
Fd
检波器得到的频率
盲速：有运动目标，但不呈现“蝴蝶效应”
fd
2vr

nf r
1 v r nf r 2
第一盲速、第二盲速、……
2、相关脉冲多普勒雷达（续） 频闪
目标的多普勒频移 提取的 多普勒 频移
Recall: Nyquist采样定理 （相位模糊的概念）
一、动目标与固定目标信号的特点
1、时域特性 固定目标 相位差 回波信号频率 运动目标
2 1 02 0 tr
常数 常数
1 d 2 0 f2 f0 2 dt 2
R R0 vr t
发现目标的起始点 径向运动速度
一、动目标与固定目标信号的特点
频闪：相干检波器输出的脉冲包
Fd f d
络调制频率不等于回波信号的多 普勒频率
出现频闪的条件
fr 2 fd
高速运动目标时容易出现频闪
2、相关脉冲多普勒雷达（续） 三个概念 闪烁 盲速 频闪 都是由于脉冲工作体制引入的
三、动目标显示雷达的工作原理及主要组成
目的：抑制固定目标，提取运动目标信息 原理：利用运动目标和固定目标在频谱上可分离 系统构成：相干振荡器、相干检波器、对消器 分类： 中频全相参（干）动目标显示，（适于主振放大式发射机） 锁相相参动目标显示，（适于自激振荡式发射机，
f
二、动目标多普勒信息提取方法
相干信号：同一信号的两个部分，
或在时间上具有严格联系性的两个信号
相干法：利用相干信号作为回波信号相位比较基准的方法 相干雷达：采用相干法的雷达，（通常用于动目标检测） 连续波多普勒雷达 脉冲多普勒雷达
二、动目标多普勒信息提取方法
1、连续波多普勒雷达
基准信号
接收机
二、动目标多普勒信息提取方法
2、消除固定目标回波
一次对消器
u '(t )
检波器
u(t )
延迟Tr
u(t )
+ -
u (t ) U r cos(d t 0 )
y(t )
u '(t ) U r cos[d (t Tr ) 0 ]
d Tr sin t 0 d 2 正弦信号
2 * y ( t ) y (t ) P0 E y E
E[ x(t ) x* (t )] E[ w* x(t ) x* (t Tr )] E[ wx* (t ) x(t Tr )] E[ ww* x(t ) x* (t Tr )]
采用最小输出功率准则
fd 0
fr 2
2 fr 2
f
fr 2
5 f r1 4
f
fd 0 Tr1
3 f r1 2 12 k 5
2 * f r1 * f r 2 2 2 1 1 Tr 2 f r1 f r 2 f r1 fr2
采用参差重复频率对性能的提高 提高了盲速，改善了曲线的平坦度
四、盲速、盲相的影响及解决途径
vr
max


4
fr
c constant 8
1、盲速 采用参差重复频率