脉冲压缩雷达(2)解析
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 。
雷达信号处理及目标跟踪技术
雷达信号处理及目标跟踪技术是现代军事、民用领域中不可或缺的技术手段，在舰船、飞机、导弹等武器装备上起到了非常重要的作用，在交通、通讯、气象等领域也广泛应用。
那么，什么是？一、雷达信号处理技术雷达是一种主动式无线电探测装置，它通过发射无线电波并接收被其反射回来的波，来获得待探测目标的信息。
而雷达信号处理技术则是在接收到雷达信号后，对其进行处理、解析、分析和识别的过程，以获得目标的位置、速度、距离等信息。
1. 脉冲压缩脉冲压缩是雷达信号处理中的一项重要技术，其主要目的是在于提高雷达的分辨率和目标对比度，同时减小雷达接收机对杂波和干扰的敏感度，从而获得更加精确的目标信息。
脉冲压缩技术可以通过一系列信号加工的方式，将长脉冲信号转换为短脉冲信号，使其在频域内具有较高的能量，从而实现更精确的信号检测和目标测量。
2. 频谱分析频谱分析是一种常用的信号处理手段，可以通过对信号的频谱特征进行分析，获取信号的频率、带宽、调制方式等信息，进而确定目标的特征。
雷达信号的频谱特征是高度复杂和多变的，需要通过多种频谱分析技术相结合，才能有效地获取目标信息。
例如，通过使用傅里叶变换等数学方法，可以将雷达信号从时域（时间域）转换为频域（频率域），从而使其具有更好的分辨力和分辨率。
二、目标跟踪技术目标跟踪技术是指利用雷达信号处理的结果，对雷达扫描到的目标信息进行追踪和预测的过程，以实现对目标的全方位监视和跟踪，并提供有关目标的运动信息和变化趋势。
1. 卡尔曼滤波卡尔曼滤波是目标跟踪中最常用的滤波算法之一，其原理是基于贝叶斯滤波理论，通过对观测结果和状态预测结果的加权平均，来获得最优的目标运动信息和目标位置预测。
卡尔曼滤波能够适应复杂的环境和情况变化，具有高准确性和高鲁棒性的优点，广泛应用于导弹、雷达、航天等领域的目标跟踪任务。
2. 多假设跟踪多假设跟踪技术是一种基于概率和统计学原理的目标跟踪方法，其主要思想是将目标的运动和状态抽象为概率分布的形式，并根据系统测量数据来不断更新概率分布，以实现对目标的跟踪和预测。
脉冲压缩原理
脉冲压缩原理脉冲压缩原理是一种利用特殊波形设计和信号处理算法来实现雷达分辨率提高的方法。
传统雷达系统的分辨率由脉冲宽度决定，而脉冲压缩技术可以在保持较宽脉冲宽度的情况下，实现较高的分辨能力。
脉冲压缩技术的核心思想是利用多普勒频移效应和信号处理算法来压缩接收到的雷达回波信号。
在雷达系统中，脉冲压缩技术通常与调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）雷达或调相连续波（Phase Modulated Continuous Wave，PMCW）雷达结合使用。
首先，FMCW雷达或PMCW雷达在发送端产生一段连续变频或变相的信号，并将其发射出去。
当这个信号与目标物体相互作用后，会返回给雷达系统。
接收端接收到回波信号后，会进行一系列的信号处理操作。
脉冲压缩技术的关键步骤是脉冲压缩滤波和相关运算。
通过对回波信号进行频谱分析和相干处理，可以提取出回波信号中的散射能量，并把它们集中在时间域上，从而提高分辨能力。
脉冲压缩滤波是脉冲压缩技术的主要部分。
它是一种特殊的滤波器，可以对接收到的回波信号进行频域上的处理。
具体来说，脉冲压缩滤波器可以将长时间的脉冲信号转换成较短的脉冲，从而提高雷达的时间分辨率。
相关运算是对滤波后的信号进行时间域上的处理。
它用于计算接收信号与已知信号之间的相关性，从而提取出目标物体的信息。
相关运算可以进一步压缩脉冲信号，提高雷达的距离分辨能力。
总的来说，脉冲压缩原理是利用特殊波形设计和信号处理算法，通过脉冲压缩滤波和相关运算来提高雷达分辨率。
这种技术可以在保持较宽脉冲宽度的情况下，实现较高的分辨能力，从而在目标探测和定位中起到重要的作用。
脉冲压缩原理
脉冲压缩原理
1.脉冲压缩的目的和意义
雷达距离分辨率
δ = c τ 2 \delta=\frac{c\tau}{2}δ=2cτ
c是光速，τ \tauτ是矩形脉冲的时宽，从上式中，我们不难看出决定雷达的距离分辨率的是脉冲信号的时宽，所以，如果我们想要得到高的距离分辨率，就必须要发射更窄的脉冲，但是窄脉冲意味着发射信号的能量小，就会导致雷达的探测距离变短。
对于一般的脉冲信号（时宽*带宽=常数），比如矩形脉冲信号的时宽和带宽不能同时增大，因此，距离分辨率和探测距离是一对矛盾。
脉冲压缩技术就能够很好的处理上述的这组矛盾，首先，发射宽脉冲信号保证雷达的探测距离，其次，将回波信号经过一个匹配滤波器（脉冲压缩），得到窄脉宽信号，提高了雷达的分辨率。
2.脉冲压缩的优点：提高信噪比、压缩信号的时宽
3.线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号是一种大时宽的宽频信号，LFM信号的时宽和带宽都可以自己选择，不像矩形脉冲那样时宽和带宽相互抑制。
4.由于脉冲压缩要在雷达接收机的数字处理器件完成，由于受到器件的约束，脉冲压缩通常要在零中频进行（接收信号与本振信号下变频后进行脉冲压缩）。
雷达信号的脉冲压缩原理.
第二章脉冲压缩2.1 概述表2.1 窄脉冲高距离分辨力雷达的能力窄脉冲具有宽频谱带宽。
如果对宽脉冲进行频率或相位调制，那么它就可以具有和窄脉冲相同的带宽。
假设调制后的脉冲带宽增加了B，由接收机的匹配滤波器压缩后，带宽将等于1/B，这个过程叫脉冲压缩。
脉冲压缩雷达不需要高能量窄脉冲所需要的高峰值功率，就可同时实现宽脉冲的能量和窄脉冲的分辨力。
脉冲压缩比定义为宽脉冲宽度T 与压缩后脉冲宽度τ的之比，即/T τ。
带宽B 与压缩后的脉冲宽度τ的关系为1/B τ≈。
这使得脉冲压缩比近似为BT 。
即压缩比等于信号的时宽-带宽积。
在许多应用场合，脉冲压缩系统常用其时宽-带宽 积表征。
这种体制最显著的特点是：⑴ 它的发射信号采用载频按一定规律变化的宽脉冲，使其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积1B τ≥,这两个信号参数基本上是独立的，因而可以分别加以选择来满足战术要求。
在发射机峰值功率受限的条件下，它提高了发射机的平均功率av P 增加了信号能量，因此扩大了探测距离。
⑵ 在接收机中设置一个与发射信号频谱相匹配的压缩网络，使宽脉冲的发射信号（一般认为也是接收机输入端的回波信号）变成窄脉冲，因此保持了良好的距离分辨力。
这一处理过程称之为“脉冲压缩”。
⑶ 有利于提高系统的抗干扰能力。
对有源噪声干扰来说，由于信号带宽很大，迫使干扰机发射宽带噪声，从而降低了干扰的功率谱密度。
当然，采用大时宽带宽信号也会带来一些缺点，这主要有：⑴ 最小作用距离受脉冲宽度τ限制。
⑵ 收发系统比较复杂，在信号产生和处理过程中的任何失真，都将增大旁瓣高度。
⑶存在距离旁瓣。
一般采用失配加权以抑制旁瓣，主旁瓣比可达30dB~35dB 以上，但将有1dB~3dB的信噪比损失。
⑷存在一定的距离和速度测定模糊。
总之，脉冲压缩体制的优越性超过了它的缺点，已成为近代雷达广泛应用的一种体制。
根据上面讨论，我们可以归纳出实现脉冲压缩的条件如下：⑴发射脉冲必须具有非线性的相位谱，或者说，必须使其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积远大于1.⑵接收机中必须具有一个压缩网络，其相频特性应与发射信号实现“相位共轭匹配”，即相位色散绝对值相同而符号相反，以消除输入回波信号的相位色散。
脉冲压缩的基本原理
脉冲压缩的基本原理
脉冲压缩技术是雷达信号处理中最常用的技术之一。
雷达信号的特点是，信号带宽很宽，而且信号波形极其复杂，如果直接进行宽带信号处理，会给计算机处理带来巨大的困难。
为了降低处理的复杂度，实现宽带信号的处理，我们可以采用脉冲压缩技术。
脉冲压缩的基本原理是：
首先我们在一个宽度很窄、长度较长的脉冲上加上一个很短的脉冲。
这个短脉冲是为了掩盖原来周期很长、长度很短的脉冲。
然后将这个短脉冲再次进行积分，得到一个周期较长、长度较短的新脉冲。
两个新脉冲之间产生了一定间隔。
新脉冲和原脉冲叠加在一起以后，就得到了一个宽度较宽、长度较短的新信号。
但是，由于两个新信号之间也是存在一定间隔的，因此这两个新信号可以在时域上叠加起来，得到一个时间维度上窄、宽度较宽的信号。
这个窄、宽的信号和原来周期很长、长度较短的信号相比，就得到了一个带宽较宽、长度较短的新带宽。
这个原理听起来好像很简单，但是要实现却很困难。
因为要同时满足两个条件：
（1）窄、宽；
— 1 —
（2）长度要短。
— 2 —。
雷达原理与系统-雷达信号波形与脉冲压缩(二)
Rmin
cT
2
2Rmin
2 Rmin
,T
tr '
因此， T 可按下式选择： T
c
c
tr ' 为收发开关恢复时间，一般取(1~2)s。
（3）从雷达的作用距离及其对能量的要求，对远距离的探测通常使用带
调制的宽脉冲信号。为了解决近距离盲区的问题，经常发射窄脉冲补盲。
vr ,u
fr
2
fr
Ru
vr,u
1000 Hz
150 km
50 m/s
250 Hz
600 km
12.5 m/s
5000 Hz
30 km
250 m/s
4.6 距离与多普勒模糊
脉冲重复频率PRF的选择必须考虑避免产生距离和多普勒模糊，并使得
雷达的平均发射功率降到最低。不同PRF对应的距离和多普勒模糊如下表
两种PRF为：
f r1 N f rd =59 1.5e3=88.5 (kHz)
f r 2 ( N 1) f rd =60 1.5e3=90 (kHz)
对应的无模糊距离为
Ru1
c
300e6
=
1.695 (km)
2 f r1 2 88.5e3
Ru 2
c
300e6
=
1.667 (km)
PRF不能低于目标的最大多普勒频移的2倍，否则雷达无法分辨目标的
多普勒信息。
若目标可能的最大径向速度 vr max
多普勒频移为 f d max ，则PRF选取
对应的最大
f r 2 f d max
2vr max
脉冲压缩技术
脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用一．脉冲压缩的产生背景及定义1.1 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。
1.3脉冲压缩的产生背景随着飞行技术的飞速发展，对雷达的作用距离、分辨能力、测量精度和单值性等性能指标提出越来越高的要求。
测距精度和距离分辨力对信号形式的要求是一致的，主要取决于信号的频率结构，为了提高测距精度和距离分辨力，要求信号具有大的带宽。
而测速精度和速度分辨力则取决于信号的时域结构，为了提高测速精度和速度分辨力，要求信号具有大的时宽。
除此之外，为提高雷达系统的发现能力，要求信号具有大的能量。
由此可见，为了提高雷达系统的发现能力、测量精度和分辨能力，要求雷达信号具有大的时宽、带宽、能量乘积。
但是，在系统的发射和馈电设备峰值功率受限制的情况下，大的信号能量只能靠加大信号的时宽来得到。
测距精度和距离分辨力同测速精度和速度分辨力以及作用距离之间存在着不可调和的矛盾。
于是在匹配滤波器理论指导下，人们提出了脉冲压缩的概念。
由于发射机效率的限制，雷达真正采用的脉压信号是由调频和相位编码产生的，其中以线性调频和二相编码信号的研究与应用最为广泛。
两种雷达脉冲压缩信号的性能分析
ｍａｎｏ ｅｔｓｄ ｌｂ ｔ， ｎ ａ ｅｇ ｏ ｒｐ ｒｅ ｆ ｎｉ ａ ｉｌｄ — ｉｅｏ ｅｒ ｅ ａ ｄｈ ｖ ｏ ｄｐｏ ｅｔ ｓ ｔｊｍｍｉｇｔ ｄ ｒ ｉｎ ｌ ｒｃｓｉｎ ｏ ａ ｉ ｏａ － ｎ ｒ ａ ｇ ａ ｏ ｅｓｏ ． ｏａ ｓ ｐ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｕ ｓ ｏ ｙ ｒ ｓ ｐ ｌ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｏ ； ｉ ｅ ｒ ｅ ｕ ｎ ｙ ｍｏ ｕ ａ ｉ ｎ ｃ ａ ｔｃｂ ｎ ｒ ｈ ｓ － ｏ ｅ ｉ ｎ ｌ ｒ ｓ ｉ ｎ ｌ ａ ｑ ｅ ｃ ｄ ｌ ｔ ； ｈ ｏ ｉ ｉ ａ ｙ ｐ ａ ｅ ｃ ｄ ｄ ｓｇ ａ ｎ ｒ ｆ ｏ
０ 引言
雷 达 脉 冲 压 缩 信 号 的 提 出解 决 了 简 单 脉 冲 雷达 距 离分 辨 率 和 速 度 分 辨 率 不 能 同 时 提 高 的矛 盾 ，而 且 在 信 号 峰 值 功 率 受 限 的情 况 下 ，可 以通 过 增 加 脉
１ 线 性 调频 脉 冲压缩
Ｌ Ｍ 信 号 是 研 究 最 早 、 发 展 最 成 熟 的 调 制 信 Ｆ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｌｃｒ ｎｃ＆ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｓ ｏ ｈ ｗ Ｕｎ ｖ ｒｉ ， ｕ ｈ ｕ２ ０ ， ｈ ｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｅ ｔ ｉ ｏ Ｅ ｏ ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ， ｏ ｃ ｏ ｉ ｅｓｔ Ｓ ｚ ｏ ０ ６ Ｃ ｉ ａ ｏ ｙ １ ５ Ａ ｓｒｃ ： ｏ ｅ ｈ ｎ ｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ａ ａ Ｃ Ｍ ，ｌ ｅ ｒ￣ ｑ ｅ ｃ ｄ ｌｔ ｎ （ Ｆ ）ｓ ｎ ｌ ａ ｄ ｃ ａ ｔ ｉ ａｙ ｂ ｔ ｔ Ｔ ｎ ａ ｃ ｅｆ ｍａ ｃ ｆ ｒｄ ｒ Ｅ Ｃ ａ ｏ ｉ ａ ｅ ｕ ｎ ｙ ｍｏ ｕ ａｉ ｎ ｏ Ｌ Ｍ ｉ ａ ｎ ｈ ｏ ｉ ｂ ｎ ｒ ｇ ｃ
脉冲压缩
雷达分辨率分辨力是指雷达对两个相邻目标的分辨能力。
分为四个方面：距离向、横向（方位向）、纵向和多普勒频移[1]，对进场转台目标成像主要考虑距离向和方位向的分辨力。
距离向分辨力定义为两个目标处于同一方位角但不在同一距离时，雷达能够区分它们的能力。
通常表示为：当较近的目标回波脉冲的后沿与较远目标回波的前沿刚好重合时，作为可分辨的极限。
此时两个目标的距离就是距离分辨力，从上图看，距离分辨力ΔR 为：2c R τ∆= C 为电磁波的传播速度（8310/m s ⨯），τ为处理后的信号在显示屏上的脉冲宽度（s ）。
由于c 为常数，距离分辨力由脉冲宽度决定。
宽度越小，分辨力越好。
搞分辨力要求窄脉冲宽度，雷达波形设计中的一对矛盾是：我们希望同时得到宽发射脉冲和大发射带宽。
前者有理由目标检测，而后者有利于距离分辨。
这个矛盾可以通过对发射信号进行调制，然后再接收端压缩信号来调节。
发射信号为宽脉冲，而在接受端经过压缩成为窄脉冲。
许多信号都具有这种特性，其中最为常用的就是线性调频（LFM ）信号。
线性调频脉冲（LFM ）信号的数学表达式为： 201()()cos(2())2t S t rect j f t T πα=+ 写成复数形式即为2012()2()()j f t t S t rect e Tπα+= 式中，α为调频率，T 为脉冲宽度，()t rect T为矩形窗函数，定义为： 1...2()0 (2)T t t rect T T t ⎧≤⎪⎪=⎨⎪>⎪⎩ LFM 信号如图所示，图中B=αT 为发射信号的频率变化范围，它近似于信号的带宽。
根据模糊函数理论，雷达的距离分辨力与发射信号的复自相关函数有关。
自相关函数的主瓣宽度越窄，距离分辨率越好。
S （t ）的复自相关函数为：*sin()()()()T C S t S t dt T T πατττπατ∞-∞=+≈⎰ ()C τ具有sinc 函数的形式，如图。
主瓣宽度（半功率主瓣宽度）可以从图上得到（近似为第一零点距离的一半），也可以通过求解函数第一次过零点的值近似推出：011T Bτα≈= 距离分辨率为：022r c c Bτρ≈= 显然，信号带宽越大，自相关函数的主瓣宽度就越窄，雷达的距离分辨率就越高，分辨相邻目标的能力越强。
脉冲压缩
10
基本原理
❖
式
11
由图(d)得到网络对 信号各斜率成分的延
时关系为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
说明线性调频宽脉 冲信号经过压缩网络 后，成为窄脉冲。
12
性能改善
若压缩网络是无源的，根据能量守恒原理。
输出峰值功率增大D倍
无源网络不产生噪声，而输入噪声具有随机性，所以经过压缩网络不会被压 缩。
输出脉冲信号信噪比与输入信号之比增大D倍
LOGO
脉冲压缩
第一部分
❖脉冲压缩的作用 ❖脉冲压缩的实现 ❖脉冲压缩的特点
2
脉冲压缩的作用
❖ 雷达作用距离与距离分辨力存在矛盾
3
脉冲压缩的作用
距离分辨力
4
脉冲压缩的作用
❖
即脉压比等于时宽-带宽积，脉冲压缩系统常用时宽-带宽 积的概念表征
5
脉冲压缩的特点
❖
6
脉冲压缩的特点
❖ 存在的缺点
❖
K为归一化系数，幅频特性即为
相频特性与发射信号相似，具有相同平方律，但符号相反
22
群延时特性
❖
网络输出端，两个频率分量经过不同的相移
23
群延时特性
对于PC网络，其相频特性对应的延时特性为
24
群延时特性
值得注意的是，网络的群延时特性正好与信号的相反 ，因此通过匹配滤波后，相位特性得到补偿，使得输出信 号相位均匀，信号出现峰值。
37
旁瓣抑制
未加权PC输出
hamming加权PC输出
-13dB
-43dB
38
旁瓣抑制
大时宽带宽积信号： D值大，振幅谱接近矩形，且波纹 小，加权后的脉压波形旁瓣低；
雷达数字下变频后脉冲压缩原理公式
雷达数字下变频后脉冲压缩原理公式摘要：一、引言二、雷达数字下变频后脉冲压缩原理1.脉冲压缩技术的概念和作用2.数字下变频的原理3.脉冲压缩公式三、雷达数字下变频后脉冲压缩的应用1.提高距离分辨率2.降低旁瓣干扰四、结论正文：一、引言雷达技术作为现代国防和民用领域的重要技术之一，其发展一直受到广泛关注。
在雷达系统中，脉冲压缩技术是一种重要的技术手段，可以提高雷达系统的距离分辨率和信噪比。
数字下变频是雷达系统中常用的一种技术，其与脉冲压缩技术的结合可以进一步提高雷达系统的性能。
本文将探讨雷达数字下变频后脉冲压缩的原理及公式。
二、雷达数字下变频后脉冲压缩原理1.脉冲压缩技术的概念和作用脉冲压缩技术是一种通过压缩脉冲信号的时宽，提高脉冲信号的距离分辨率和信噪比的技术。
在雷达系统中，脉冲压缩技术可以有效提高雷达系统的探测能力和抗干扰能力。
2.数字下变频的原理数字下变频是指在数字信号处理过程中，将信号的频率降低到较低的频率范围内。
在雷达系统中，数字下变频可以将高频信号转换为低频信号，从而降低信号的处理复杂度。
同时，数字下变频还可以与脉冲压缩技术相结合，提高脉冲信号的距离分辨率和信噪比。
3.脉冲压缩公式在雷达数字下变频后，脉冲压缩的公式可以表示为：距离分辨率= c / (2B)其中，c 为光速，B 为信号带宽。
距离分辨率表示雷达系统能够区分两个目标的最小距离差。
可以看出，信号带宽B 越大，距离分辨率越小，雷达系统的探测能力越强。
三、雷达数字下变频后脉冲压缩的应用1.提高距离分辨率雷达数字下变频后脉冲压缩可以有效提高雷达系统的距离分辨率，使雷达系统能够更加准确地探测目标。
在实际应用中，提高距离分辨率可以提高雷达系统的抗干扰能力，提高目标的识别能力。
2.降低旁瓣干扰旁瓣干扰是雷达系统中常见的一种干扰现象，会对雷达系统的探测能力产生影响。
雷达数字下变频后脉冲压缩可以降低旁瓣干扰，提高雷达系统的信噪比。
在实际应用中，降低旁瓣干扰可以提高雷达系统的抗干扰能力，提高目标的识别能力。
脉冲压缩雷达
06
脉冲压缩雷达的应用实例
军事侦查与目标识别
目标定位与跟踪
脉冲压缩雷达能够快速准确地定 位和跟踪目标，为军事侦查和打
击提供关键信息。
识别与分类
通过分析回波信号，脉冲压缩雷达 能够识别和分类不同类型目标，如 飞机、导弹和舰船等。
隐身目标探测
对于采用隐身技术的目标，脉冲压 缩雷达通过多普勒频移和信号处理 技术，有效探测和识别隐身目标。
脉冲压缩雷达
• 引言 • 脉冲压缩雷达的工作原理 • 脉冲压缩雷达的优势 • 脉冲压缩雷达的挑战与解决方案 • 脉冲压缩雷达的发展趋势 • 脉冲压缩雷达的应用实例
01
引言
脉冲压缩雷达的定义
脉冲压缩雷达是一种雷达系统，它通 过发射宽脉冲信号，并在接收时对信 号进行压缩处理，以获得高分辨率和 低距离模糊的雷达图像。
测距精度高
总结词
脉冲压缩雷达通过精确控制发射信号的脉冲宽度和压缩比， 能够实现高精度的测距。
详细描述
脉冲压缩雷达的测距精度取决于发射信号的脉冲宽度和压缩 比。通过精确控制发射信号的脉冲宽度和压缩比，脉冲压缩 雷达能够实现高精度的测距测量，从而提高对目标距离的测 量精度。
04
脉冲压缩雷达的挑战与解决方案
03
脉冲压缩雷达的优势
高距离分辨率
总结词
脉冲压缩雷达通过发送宽脉冲信号，并在接收时进行压缩处理，能够实现高距离分辨率。
详细描述
在雷达探测中，距离分辨率指的是雷达区分两个相邻目标的能力，取决于发射信号的脉冲宽度。脉冲压缩雷达通 过发送宽脉冲信号，并在接收时进行匹配滤波处理，将宽脉冲压缩成窄脉冲，从而提高了距离分辨率，能够更好 地分辨出相邻目标。
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1. 引言1.1 引言线性调频脉冲压缩技术是一种在雷达系统中广泛应用的信号处理技术，通过对发射信号进行线性调频，再对接收信号进行压缩处理，可以有效提高雷达系统的分辨率和目标检测能力。
本文将对线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用进行深入分析。
背景意义线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用具有重要的意义。
它可以提高雷达系统的目标分辨能力，使得雷达能够更准确地识别和跟踪目标。
通过脉冲压缩处理，可以在保持较短脉冲宽度的提高信噪比，增强雷达系统的灵敏度和抗干扰能力。
深入研究线性调频脉冲压缩技术的应用，对于提升雷达系统的性能和效率具有重要意义。
1.2 背景线性调频脉冲压缩技术是一种通过改变脉冲信号的频率来实现信号压缩的技术，其基本原理是通过发射一种特定频率范围内的线性调频脉冲信号，然后接收回波信号并进行相干处理，从而实现对目标的高分辨率探测。
与传统的脉冲雷达相比，线性调频脉冲压缩技术具有更高的分辨率和抗干扰能力，可以有效提高雷达系统的性能。
在现代雷达系统中，线性调频脉冲压缩技术被广泛应用于各种类型的雷达，包括陆基雷达、舰载雷达和空载雷达等。
通过结合其他先进的雷达技术，线性调频脉冲压缩技术可以进一步提高雷达系统的性能和功能，实现更加精确和可靠的目标探测和跟踪。
随着雷达技术的不断发展和完善，线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用前景将更加广阔。
1.3 意义线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用具有重要的意义。
这项技术能够在保持较低的硬件成本的情况下实现高分辨率的目标检测和辨识，极大地提高雷达系统的性能。
线性调频脉冲压缩技术能够有效地增强雷达系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性和稳定性。
这项技术还可以实现远距离目标的探测和跟踪，有助于提升雷达系统在远程监控和情报收集等方面的应用能力。
线性调频脉冲压缩技术的应用可以极大地提升雷达系统的性能表现，拓展其在军事、民用、科研等领域的广泛应用前景。
数字脉冲压缩技术在雷达中的应用
数字脉冲压缩技术在雷达中的应用现代电子技术作者：宋晓风中国电子科技集团发表时间：2010-03-22引言随着现代技术的发展，对雷达的作用距离、分辨率和测量精度等性能指标提出了越来越高的要求。
为了增加雷达系统的检测能力，要求增大雷达发射的平均功率。
在峰值功率受限时，要求发射脉冲尽量宽，而为了提高系统的距离分辨率，又要求发射脉冲尽量窄，提高雷达距离分辨率同增加检测能力是一对矛盾。
作为现代雷达的重要技术，脉冲压缩有效地解决了雷达分辨率同平均功率间的矛盾，并在现代雷达中广泛应用。
1 雷达距离分辨率与信号带宽的关系及脉冲压缩雷达分辨率的概念由光学分辨率概念引申而来。
人眼在观察相邻两物点成的像时，要能判断出是两个像点而不是一个像点，则要求两个衍射斑中心之间的重叠区有一定量的明暗差别，判别结果会因人而异。
为了右一个统一的标准，瑞利(Rayleigh)认为：当两衍射斑的中心距正好等于第一暗环的半径，人眼刚能分辨开这两个像点。
这也就是常说的瑞利判据。
根据瑞利判据，两个衍射斑的合成强度的最小值是孤立衍射斑最大值的0．735；人们认为该判据过于严格，又提出了道斯(Dawes)判据和斯派罗(Sparrow)判据。
道斯判据认为当两衍射斑的合成强度的最小值为1．013，两衍射斑附近强度最大值为1．045时，可分辨为两个像点；斯派罗判据认为当两个衍射斑的合成强度刚好不出现下凹时，为可以分辨的极限。
在雷达分辨率定义中遵循要求严格的瑞利判据。
雷达发展的早期，雷达距离向的分辨率ρr表示为：在时域对信号进行调幅或调频，可以增大信号的等效带宽。
线性相位调制只能移动载频的位置而不能增大等效带宽。
脉内线性调频、非线性调频、相位编码、频率编码，脉冲调幅等非线性相位调制都是增大信号等效带宽的有效方法。
当频谱分量附加一随频率做非线性变化的相位值，则此宽带信号将具有很长的持续时间。
这种附加非线性相位的过程称为信号的展宽过程。
将展宽后的信号通过匹配滤波器，校正非线性相位值使之同相，在匹配滤波器输出端将得到窄脉冲信号，这个过程称为脉冲压缩。
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技术（Linear Frequency Modulated Continuous Waveform Compression，简称LFMCW）是一种常用于雷达系统中的信号处理技术。
LFMCW技术通过在发送端连续变化载频频率，然后在接收端进行脉冲压缩处理，达到提高雷达系统性能的目的。
LFMCW技术在雷达系统中有以下几个应用：1. 目标测距：LFMCW雷达通过连续变化载频频率，在接收端可以通过测量脉冲压缩后的信号到达时间来计算目标距离。
由于脉冲压缩技术可以实现较高的距离分辨率，因此LFMCW雷达对目标的准确测距非常有效。
2. 目标速度测量：利用LFMCW雷达在发送过程中持续改变载频频率，接收到的回波信号会受到多普勒频移的影响。
通过测量回波信号的频率差异，可以计算出目标的径向速度。
这种技术可以应用在雷达测速、交通流量检测等领域。
3. 目标角度测量：LFMCW雷达可以通过改变载频频率的方式，通过测量回波信号的相位差异来计算目标的角度信息。
这是因为目标的位置不同会导致回波信号的相位差异。
LFMCW雷达可以实现对目标的方位角和俯仰角的测量。
4. 多目标分辨：LFMCW雷达通过改变载频频率的方式，在接收端可以对回波信号进行不同的频率切片，从而实现对多个目标的同时探测和跟踪。
利用多目标跟踪算法，LFMCW雷达可以将不同目标的回波信号分离，实现对多个目标的高精度测量和跟踪。
5. 抗多径干扰能力：LFMCW雷达的脉冲压缩技术可以有效地抑制多径干扰。
当雷达信号在发射和接收过程中受到多个路径的反射时，回波信号会叠加形成干扰。
通过脉冲压缩技术，可以有效地将干扰信号分离出来，提高雷达系统的抗多径干扰能力。
LFMCW技术在雷达系统中可以实现目标测距、速度测量、角度测量、多目标分辨和抗多径干扰等功能。
这种技术不仅提高了雷达系统的性能和测量精度，还具有较低的成本和较小的体积。
雷达脉冲压缩技术应用分析
雷达脉冲压缩技术应用分析摘要：脉冲压缩技术能在雷达发射功率受限的情况下，有效提高雷达探测距离能力，同时还能保证较高的分辨力，是雷达反隐身、多目标精确检测和抗外部干扰的重要手段。
本文介绍了脉冲压缩技术原理、波形分类和实现方法，并对主要波形信号的性能特点进行了分析。
关键词：脉冲压缩线性调频相位编码1 引言现代社会对空天的利用愈发重视，新型技术层出不穷，相应人们对雷达在作用距离、分辨能力和测量精度等方面也产生了更高的需求。
根据雷达系统理论可知，随着发射机功率的提升，雷达探测距离相应提高，但分辨能力却会降低，长距离与高精度貌似不可兼得，但脉冲压缩技术在雷达系统中的应用有效解决了这一矛盾。
在现代战争日益复杂的电磁环境下，脉冲压缩雷达通过发射大时宽信号以提升发射功率，有效增加了雷达信干比和测量距离，通过压缩得到的窄脉冲又提高了探测精度，还能有效对抗箔条干扰和抑制杂波，已广泛应用于跟踪监视和空中交通管制等领域，AN/TPS-59、AN/FPS-117和ASR-12等先进雷达系统都采用了脉冲压缩技术。
2 脉冲压缩原理雷达发展初期，根据距离分辨率公式=cτ/2n (c为光速，τ为脉冲时间宽度），通常认为距离分辨率由雷达发射的脉冲时间宽度决定，由于发射机峰值功率的限制，想要提高测量距离只能延长发射脉冲时间，而这势必降低距离分辨率，这使得同时提高距离与距离分辨率变的不可行。
随着科学技术的发展，根据信号与系统原理，距离分辨率公式演变为 =c/2B(B为雷达信号带宽），距离分辨率变为由雷达信号带宽决定，而带宽只决定于信号幅度和频率的变化，那么，对信号进行调幅或调频就可以增大信号的等效带宽，这就使得同时提高距离与距离分辨率变的可行。
雷达脉冲压缩技术的原理就是调制一个带宽为B，持续时间为T的宽脉冲，以提高发射平均功率，获得较远的探测距离，接收时利用匹配滤波器处理目标回波，把接收的宽脉冲压缩为一个持续时间τ=1/B的窄脉冲，从而得到较高的分辨率精度。
第三章脉冲压缩雷达简介
若信号的载波中心角频率为「0=2二f0，则线性调频信号的角频率变化规律为：
⑷=国0十円11 |<-
2
(3-8)
因而信号的瞬时相位：
12
i(t)=dt二(；：：；•；t) d t=o，扌-tC
(3-9)如图3-1所示，图3-1(a)为线性调频脉冲信号的波形；图3-1(b)为信
号的包络幅度为A,图3-1(c)为载频的调制特性，在•内由低频端f1至高频端f2按线性规律变化。
图3-1线性调频信号波形、包络及频率变化图
3.3
脉冲压缩雷达通过发射宽脉冲以提高发射信号的平均功率， 保证足够的最大 作用距离，而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， 从而较好地解决了作用距离和分辨能力之间的矛盾。给定雷达系统的距离分辨力 为：
'T-
2B
(3-10)
其中，C为光速，B=f为发射波形带宽。
Acos(0t1 Jt2), t乞
2
T
2
(3-17)
其中A为信号幅度。或者将上式表示成:
t12
5(t)二Arect cos(0tt )
(3-18)
其中're#为矩形函数'即:
L
T
1,1
t<
2
T
0,
t>
—
1
2
rect—=T
为方便分析和计算，用复数形式来表示Ui(t)，即:
Ui(t)=Arect(*)e"f)
脉冲压缩按发射信号的调制规律（调频或调相）分类，可以分为以下四种：（1）线性调频脉冲压缩；⑵ 非线性调频脉冲压缩；（3）相位编码脉冲压缩；⑷时间 频率编码脉冲压缩。本文主要讨论较常见的线性调频脉冲压缩。
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2 二相编码
一般相位编码信号的复包络表达式为
u(t) a(t)e j (t)
(t) 为相位调制函数
对二相编码信号来说, Φ(t)两个可能取值(0或π)，则用二进制序列
ck e jk 1, 1
图7 N＝13的巴克序列
由于巴克序列长度有限，可以通过组合巴克序列来增 加长度，但组合巴克序列不再保持原巴克序列的旁瓣特性。 有两种组合法，例如(1)以4位巴克序列作为13位的巴克码 的码元，(2)以13位巴克序列作为4位巴克码的码元。
60
40
20
0
-20
-60
-40
-20
0
20
40
60
图8 以短的序列作为码元(1)
其非周期自相关函数很理想，满足：
(m,0)
N 1|m|
ck ckm
k 0
N 0或 1
m0 m0
| (m,0) | 1, m 0
称最佳有限二元序列。但这种序列数目不多，目前 只找到下列几种巴克序列，最长的是13位(表1)。
长度N
2 3 4 5 7 11
13
表1 巴克序列
序列 {cn}
自相关函数(m=0,1,2,…,N-1)
主旁瓣比 （dB）
1 1；-1 1
2, 1； 2, -1
6
1 1 -1
3, 0,-1
9.6
1 1 -1 1；1 1 1 -1
4, -1, 0, 1； 4, 1, 0,-1
12
1 1 1 -1 1
5, 0, 1, 0, 1
14
1 1 1 -1 -1 1 -1
7, 0, -1, 0, -1, 0, -1
第5章 脉冲压缩雷达（2） （相位编码脉冲压缩）
1 概述
线性和非线性调频信号是连续的信号，为了满足雷达性能上的 要求，还可以采用离散型的编码信号。如二相编码信号(巴克码、m 序列编码、Gold序列编码等)、Taylor四相编码信号和Frank八相编 码信号。
相位编码信号的特点是：模糊函数大多成近似图钉型，尖峰周 围有均匀的非零基台，所以，距离分辨力和速度分辨力高，但当观 测目标的背景是很强的分布杂波，或邻近存在很大的干扰目标时， 基台引起的自身杂波会很严重，需要旁瓣抑制；相位编码信号没有 距离――多普勒耦合问题；相位编码信号是多普勒敏感型信号，当 回波信号与匹配滤波器有多普勒失谐时，滤波器起不了脉冲压缩的 作用，常用于多普勒变化范围较窄的场合
如果二相编码信号的包络为矩形，即
a(t)
1
N 1
0
0t
其他
则二相编码信号的复包络可写成
u(t)
1 N
N 1
ck v(t k1 )
k 0
0
0t
其他
式中v(t)为子脉冲函数, 1 为子脉冲宽度, N为码长
振幅
N 1
+ +写出自相关函数为：
N 1m
(m,0)
60
40
20
0
-20
-60
-40
-20
0
20
40
60
图9 以长的序列作为码元(2)
2
1.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
图1 N＝2的巴克序列
4
2
0
-2
-4
-2
0
2
4
图3 N＝4的巴克序列
6
4
2
0
-5
0
5
图5 N＝7的巴克序列
4
2
0
-2
-2
-1
0
1
2
图2 N＝3的巴克序列
6
4
2
0
-4
-2
0
2
4
图4 N＝5的巴克序列
10
5
0
-10
-5
0
5
10
图6 N＝11的巴克序列
10
5
0 -10 -5 0 5 10
17
1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 11, 0, -1, 0, -1, 0, -1, 0, - 20.8
-1
1, 0, -1
1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 13, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 22.2
-1 1
1, 0, 1
下图是对表1中列出的巴克序列非周期自相关函数 的仿真。
N
N 1
sin c( f 1 )e jf1
c e j 2f1 k
k 0
二相编码信号的带宽B与子脉冲带宽相近，即
B 1 N
1 T
信号的时宽带宽乘积或脉冲压缩比为
D TB T N N T
3 巴克序列码和组合巴克序列码
巴克序列是一种二元伪随机序列{cn}
cn (1,1), n 0,1,2, N 1
ck ckm
k 0
其中 (N 1) m N 1。当m=0时，非归一化伪随机序列的 非周期自相关函数取得最大值。
由匹配滤波器理论知道，信号通过匹配滤波器的输出 就是信号的自相关函数。因此，在雷达信号中所用的二相 编码信号，应要求其非周期自相关函数具有高的主峰和低 的副瓣。
信号频谱表示为：
1