雷达脉冲压缩信号仿真分析

乙
- T 2
cos (ω 0
(t)+ 1 μt2 )exp (- jωt)dt= 1 2 2
乙
- T 2
(ω0- ω)t+ 1 μt2 ]}dt 2 仅考虑正频谱分量， 经推导得：
s+(ω)= 1 2 π (ω0- ω)2
0
姨 μ exp(- j 2μ ){(C(X )+C(X ))+j(S(X )+S(X ))} X = BT (1- 2(f - f) ) X = BT (1+ 2(f - f) ) 式中： B B 姨2 姨2 C(X)= 乙 cos πy dy S(X)= 乙 sin πy dy 2 2
4 结束语
文章详细介绍了线性调频和相位编码脉冲压缩原理， 给 出了信号仿真结果， 在所有脉冲压缩技术中， 线性调频是最早 的和发展最成熟的一种，它可提高检测性能同时保持较高距 相位编码技术中， 二相编码技术可以获得极高的脉 离分辨力。 冲压缩比， 已经在新体制雷达中广泛应用。
参考文献：
[1] 田第木,戴正武,张振贵.大型发射管使用维修手册[M].北京： 中国广播电视出版社. [2] 郭宝玺 .大功率新型短波发射机射放技术 [M]. 北京： 广播电 影电视部无线电台管理局.
5、 结束语
大功率金属陶瓷四极管由于制造材料及结构等方面的原 因， 其负阻效应是难以避免的。在日常的技术维护工作当中，
将许多等幅同宽同载频的子脉冲， 依次衔接成宽脉冲， 每 个子脉冲相位则是按相位编码来选择的，这种脉冲串称为相 位编码脉冲。 由于相位编码采用了伪随机序列， 所以也称为伪 随机编码信号。当子脉冲的相位只取 0 和 π 时， 称为二相编 码。除此之外还有多相编码。常用的二相编码信号包括巴克 码， M 序列码， L 序列码和互补编码。 图 中 采 用 的 仿 真 参 数 是 ： 码 组 为 11 位 巴 克 序 列 11100010010， 采用二进制差分相移键控的调制方式， 子码宽 Td=0.2 微 秒 ， f0=20MHz,fs=600MHz， 下接 42 页 图 6 二相编码信号码序列和时域波形图
2009 第 5 期
33
R
可靠性分析 eliability Analys is 性调频信号的带宽； T 为脉冲宽度， 所以时宽带宽积为 TB。为 了讨论方便， 将振幅归一化， 则发射信号 （或不考虑多普勒效 应的回波信号 ） 可以写成下列形式： s(t)=cos(ω0 (t)+ 1 μt2 ) 2
负阻振荡是一种有害的寄生振荡，造成发射机工作不稳 定， 影响安全传输发射。 防止负阻振荡的方法除进一步改善电 子管的工艺结构、 在制造材料方面下功夫之外， 在技术维护工 作中， 主要可以采取的措施有： (1)选择二次放射较弱的电子管。 (2) 必要时在帘栅极和地之间加装合适的无感泄放电阻， 为反向帘栅流提供一个低阻抗通路。其原理如图 3 所示。 在图 3(a)中， 设反向帘栅流为 If， R 两端的电压降为 IfR， 对 阴极产生的有效帘栅压为(IfR＋Ug2)， 帘栅压的增加值为 IfR。 由 如果在帘栅极和阴极 于帘栅压增加， 二次电子放射势必增大。 之间加装一只电阻 Rx， 如图 3(b)所示， 为 If 提供一个泄放通 路， 则 A 点的电压将维持在(Ug2－IR)。 值得注意的是， 由于帘栅极加有较高的正电压， 泄放电阻 上的功率损耗很大， 必须用多个大功率无感电阻串并联， 以增 大泄放电阻的功率。 (3)由于帘栅压对一 、 二次电子的数量和能量有着决定性 作用， 所以可对帘栅极电压进行适当调整。 在发射机输出功率 等参数满足要求的情况下， 可以适当降低帘栅压。 (4)控制好激励信号的幅度， 可以减小反向帘栅流的影响 。 因为激励过大， 将帘栅极截获的电子数量增多， 形成的反向帘 栅流增大。 要求我们根据设备的运行情况，保证电子管的运用状态和正 确的使用条件， 避免负阻振荡的危害， 确保安全传输发射工作 的正常进行。 (b) 有低阻抗通路 图 3 反向帘栅流的低阻抗通路 (a) 无低阻抗通路
绿色质量工程
雷达脉冲压缩信号仿真分析
Analysis and Simulation of Radar Pulsed- compression Signal
朱守中， 储彬彬， 漆德宁 （解放军炮兵学院， 安徽 合肥 230031 ）
Zh u S h o u - zh o n g , Ch u Bin - b in ， Qi De- n in g 230031) ( Artillery Academy ,PLA,Anhui Hefei
+T 2
3.1 巴克码的产生和压缩原理
巴克码是由实验得到的二相编码信号，经过压缩的波形 即自相关函数为：
N N
- T ≤t≤ T 2 2
+T 2
(4)
T 取其它值时 s(t)=0； 其频谱函数为： s (ω)=
R(τ) =Σai ai+τ=N
i = 1
R(τ) =Σai ai+τ=0or±1 (τ≠0) (9)
1 2 1 2
1 2
0
X
2
X
2
0
0
Hale Waihona Puke Baidu
将 S+ (ω)写成振幅频谱和相位频谱形式： │S+ (ω)│= 1
2
2
姨μ
π {(C(X )+C(X ))2+(S(X )+S(X ))2}1/2 1 2 1 2
2
(7) (8)
图 5 七位巴克码的压缩波形
φ(ω)=- (ω0-ω) +arctan S(X1)+S(X2) =-j (ω0-ω) +θ0 2μ C(X1)+C(X2) 2μ
34
R
可靠性分析 eliability Analys is 的变化情况， 发现高末级帘栅流随激励的增大而下降， 随即回 升， 该现象说明当激励增大， 帘栅极截获的电子数量增多， 形 成的反向帘栅电流增大，同时进一步说明了电子管存在负阻 发射机运行正常。 振荡。更换一只高末级电子管后，
4 防止负阻振荡的几种方法
1 引言
脉冲压缩体制雷达采用宽脉冲发射以提高发射的平均 功率， 在接收时则采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲， 以提高 距离分辨力。脉冲压缩雷达体制下的发射信号采用载频按一 定规律变化的宽脉冲，兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指 标。
2 线性调频脉冲压缩信号
线性调频脉冲是一种良好的雷达信号，它具有较大的时 宽带宽积。雷达发射机发射宽脉冲线性调频信号见图 1,回波 当然也是宽脉冲线性调频信号， 若不加处理， 则距离分辨力较 差。 当这种线性调频的宽脉冲信号经过压缩处理之后， 将变成 幅度较大的窄脉冲，于是平均功率与距离分辨力的矛盾就得 到了解决。设图中调频信号的频率是随时间线性增长的线性 调频脉冲被压缩的过程如图 2~3。
3.2 二相编码脉冲信号特征
脉内相位编码信号就是在载频不变的前提下，改变信号 的相位。其编码形式通常采用上节所介绍编码，技术简单成 熟， 抗干扰性强， 具有很大的自相干作用， 雷达可根据处理增 益要求， 在单个脉冲内产生几千码位的调制。 二相编码脉冲信号可以表示为：
N
s(t)=ΣArect( t- (i- 1)Td )exp[j(2πf0t+Φ(i))]
i = 1
可见它的主峰高度为 N （码数） ， 旁峰为 1， 它是一种优良 exp {- j[ (5) 编码。 为了实际需要， 人们把旁瓣峰值不大于 2~3 的码组作为 推广的巴克码来用。对信号 s(t)的匹配滤波器的脉冲响应函数 为 h(t)=s(t0- t)。对于七位巴克码， 编码形式为 +++- - +- ， 七位巴 克码经压缩网络后输出的压缩脉冲如图 5。 (6)
i = 1
Td
（10 ）
Φ (1)=Φ1+Φ0 。 式中中 A 其中 Φ (i)=Φ (i- 1)+Φi ,i=2,3, …N， 为幅度， N 为子码数， Td 为子码宽， f0 为载频， Φ0 为初相，根据 第 i 个子码的取值， Φi 取 0 或 π。由表达式定义可知， 定义的 s(t)为二进制差分相移键控， 满足： B≈ 1 = N 。T 表示脉冲宽
Ab s t ra ct : LFM a nd p ha s e - c od e d s ig na l a re the typ ic a l ra d a r p uls e d - c omp re s s ion s ig na l,whic h ha s la rg e time - b a nd a nd fre q ue nc y- b a nd .The y a ls o s a tis fy d is ta nc e a nd ve loc ity d is ting uis hing . The the ory of typ ic a l ra d a r p uls e c omp re s s ion s ig na l is p rop os e d in the a rtic le in Ma tla b la ng ua g e . We p re s e nt the s imula tion re s ult a nd a na lys e the re s ult a t the s a me time .The b e tte r e ffe c t is ob ta ine d from the a rtic le in the e nd . Ke y w o rd s : Ra d a r s ig na l; Puls e d Comp re s s ion; Emlua tor CLC n u m b e r:TN971 Do cu m e n t co d e :A Art e cle ID:1003- 0107(2009)05- 0033- 03
线性调频信号和相位编码信号是两种典型的脉冲压缩信号， 它具有大的时宽带宽积， 满足距离分辨力和 摘 要： 在给出仿真结果的同时， 对结 速度分辨力两项指标， 文章采用 Matlab 详细解释了两种脉冲压缩信号的产生方式， 果进行了分析,取得了较好的效果。 雷达信号； 脉冲压缩； 仿真分析 关键词： TN971 中图分类号： A 文献标识码： 1003- 0107(2009)05- 0033- 03 文章编号：
上接 34 页 时宽带宽积为 11。 出版社,2007. [2] 刁鸣 . 雷达对抗技术 [M]. 哈尔滨： 哈尔滨工程大学出版社 , 2007. [3] 张志勇， 徐彦琴 ．MATLAB 教程 - 基于 6.X 版本 [M]. 北京 : 航空航天大学出版社， 2001. [4] 费元春,苏广川,米红,等.宽带雷达信号产生技术[M].北京:国 防工业出版社,2002. [5] 刘亲社 , 王国红 , 等 . 一种新型雷达信号模拟器设计 [J]. 导舰 与制导学报,2006,(6). [6] 罗景青.雷达对抗原理[M.].北京:解放军出版社,2003.
下面给出线性调频信号的时域波形图和幅频特性 。采用 调频斜率 K=2*1012Hz/s， 的仿真参数是： 脉冲宽度 T=20 微秒， 中心频率 f0=0MHz，采样率 fs=100MHz，由此，其起始频率 f1=- 20MHz， 终止频率 f2=20MHz， 带宽 B=40MHz， 时宽带宽积 =B*T=800， 如图 4。
0 2
- ωt0
（2 ）
可以看出， 压缩网络延迟时间特性 T(ω)和频率成线性关 系， 压缩网络的相频特性和频率成平方关系。 线性调频信号的频率变化规律为： ω(t)=ω0 +μt （c ） 线性调频脉冲 图 1 线性调频脉冲 ┃t┃≤ T 2 (3)
式中： μ 为调制斜率， 其值为 μ=△ω/T=2πB/T 式中 B 为线
图 2 脉冲压缩波形
图 3 线性调频信号脉压处理框图 由于网络的延迟特性 T(ω) 和相频特有下列关系： T(ω)=- dφ(ω) dω （1 ）
对于调频频率为 ω (t)=ω0 +μt 的信号， 对应的压缩网络 的延迟特性应为线性函数， 并设它为： T(ω)= ω0 - ω t0 ， 于是 μ 得出压缩网络的相频特性： (a)视频脉冲 （b ） 调频特性 φ(ω)=- ω) 乙T(ω)dω= (ω2μ
Td T
度， 故采用长的二进制就能得到大的时宽带宽积。 二相编码信 图 4 LFM 信号时域波形和幅频特性 线性调频信号具有可以选择的时宽带宽积，其时宽 T 和 带宽 B 都可以做的很宽， 目前， 线性调频脉冲压缩雷达的时宽 带宽积可以达几千甚至几万。 号码元序列示意图时域波形示意图如图 6。
3 相位编码脉冲压缩信号