线性调频和非线性调频的信号脉压分析

为：
脉 压 信 号 的相 位 谱 。 其 匹 配 滤 波 器 的 传 递 函 数
Ⅷ
Ｈ ∽ ＝ Ａ
ｅｐ ［ ∽］ ｘ － ｊ
（） ５ （） ６
（ ａ ）归 一化 幅度 图
匹配滤 波器 的频 谱输 出为 ： ｙ７ 『 ７ （ｅ （ｅ ＝ （＝ （日（＝ 『 ｊ 『 ∞ｌ ’ ’ ， ）电 ）
期 ２１ ７ ０ 年第７ ０ 月
捷恭乎
Ｖ１ Ｏ ｏ１ Ｎ． ． ７ ２
Ｊ ｌ．２ ０ ｕｙ ０１
形 频谱 。而如 果用 对 称 的调 频和 时 间加 权 来 降低
脉 压旁 瓣 ，那 么 ，Ｎ Ｆ 信 号将 会 具 有 接 近 理想 ＬＭ
的模 糊 函数 。 设脉 压信 号 为 ：
线性调频和非线性调频 的信号脉压分析
蒋锋 ．李 石
（ 西安 电子 科技 大 学电子 工程 学院 ，陕西 西安 ７ ０７） １０ １
摘 要 ：研 究 了非线性 调频 信号 的脉 冲压 缩技 术 。给 出了以窗 函数 为调频 函数 的非 线性 调频
信 号 来增大 瓣 比和 信噪 比的 实现 方 法。 最后 对所有 的仿 真 结果进 行 了综合 比较 分析 ，并从 中
频信号 及其 脉压性 能具 有重要 意义
９
● ● ● ＿
１ 线 性调 频 信 号 的脉 冲 压 缩
一
个 线性 调频 信号 的复包 络形式 为：
ｓ（ ＝ｘ ７ ２ Ｔ ＜ Ｔ２ ｔ ｅｐ ｒ ） ／ ｔ ／ ） ，－ ２ ＜
（ １ ）
．
在 仿 真 实 验 中 ，若 取 信 号 时 宽 为 １０ ｓ ０ ， 带 宽 为 ５ＭＨ ，采 样 率 为 ２ ｚ ｚ ０ＭＨ ，系 数Ｋ＝ ／ ， Ｂ Ｔ 则 该信 号的仿 真 图如 图ｌ 示 。 所
式 ｆ１表 明脉压 输 出的频谱 为一 实数 。根据 ６ 对 脉 冲压缩 信 号 时域 输 出结果 的要 求 ，脉 压 主 副 瓣 比通 常要 高 ，即时 域上 的信 号 能 量 主要 集 中在 主瓣 处 ，而 没 有 时域 副瓣 的 突起 。事实 上 ，把 时
域 要求 反 映 到输 出信 号 频谱４ ７ （ ）上 ，其 频 谱 应
第 １卷 ２
第７ 期
电 手元 器 件 丕 用
Ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｏ ｏ ｅ ｔ Ｄｅ ｉｅＡｐ ｌ ａｉｎ ｌ ｃｒ ｎｃ Ｃ ｍｐ ｎ ｎ ＆ ｖｃ ｐｉ ｔ ｓ ｃ ｏ
Ｖ １１ ． ｏ ． ２ Ｎｏ７
２ ０ ７ ０１ 年 月
Ｊ ｌ．２ ０ ｕｙ ０１
ｄ ｉ Ｏ３ ６ ／ｉ ｎ１ ６ － ７ ５２ １ ． ． ４ ｏ： ．９ ９ｊｓ ．５ ３ ４ ９ ．０ ００ ０ ｌ ．
（】 ｆ ）
（） ３
（ ｔ ）
式 中 ，ａ （ ｔ ）为脉 压 信 号 的 瞬 时 幅 度 ，
为脉 压信 号 的瞬 时相 位 。则其 频谱 为 ：
∽
∽ ｅｐ ｘ
∽】
（） ４
（ ， ）为
式 中， （ ， ）为脉 压 信号 的 幅度 谱 ，
—
２０
‘
＿
．
２５
．
１
．
２ 非 线 性 调 频 信 号 的 脉 冲 压 缩
２１ 非线性 窗 函数的调 频 函数 ．
图 １ 脉 压 输 出 结 果 和 脉 压 输 出 主 瓣 仿 真 图
度 。非线 性调频 信 号波形 的产生是 一 个 比较 复杂 的过 程 ，其数 学模 型众 多 ， 目前还 没 有精 确 的非 线 性调 频信 号 的产 生方法 ．实际运 用 的都 是 近似
非线 性调 频矩 形脉 冲信 号 的复数 表 达式 可 以
写 为：
的方法 ，其 中较 经典 的是 根据 设计 信 号 的 自相 关
ｒｃ ｅｔ １
ｅｐ 删 ） ＜ ｘ ） 。
（ ２ ）
函数 ，并 利用逗 留相 位原 理来 设计 波 形 。 由于脉
压 信号 波形设 计 的重 点是 保证 其具 有 良好 的 自相 关 性能 。而信号 自相 关 函数与 功率 谱 之 间呈 一 一 对 应关 系 ，因此 ．可 以按 要求 的信 号 功率谱 来 设 计 非线 性调频 信 号 ，即把 线性 调频 信号 的加 权 函 数改 变成 频谱 函数 ．以使设 计 出来 的信 号具 有 窗
选 出 了一 个 脉 压 性 能 最 优 的 调 频 信 号 。
关键 词 ：脉冲压 缩 ；线性调 频信 号 ；非线性 调频信 号 ；旁瓣
０ 引言
—
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０ ５ ０ ５
线性 调频 信号 在 提高雷 达性 能 方面 已经展 现 了其 显著 的优 势 ，但其 脉 冲压缩 时会 有 较高 的旁
０
其 他
在非 线性 调频 信号设 计 中 ，衡量 一 个非 线性
调 频 信 号 的主 要 指 标 是 主瓣 宽 度 及 最 大 旁 瓣 幅
收稿 日期 ： ０ ９ １ — ８ ２０—２２
７ 电 手 元 器 件 主 用 ２ １． Ｗ Ｗｅｄ． ２ ０ ０７ Ｗ ．ｃｇ ｎ １ ｃ
第１卷 ２
该是 一 种缓 变 的带 通 窗 口形状 ．一般 选 用 常用 窗
函数 ∽ 作 为脉 压输 出幅度 谱 的形式 ，即 ： ４ （ （ 『 ）＝ 『 ）
这样 ，信 号 的群延 时 为 ：
ｆ
ｆ
ｕ ｓ
（） ７
图２
（）时频 特 性 曲 线 ｂ
布 莱 克 曼 窗 函 数 归 一 化 幅 度 图 和 时 频 特 性 图
瓣 ，因而不利 于邻 近 弱 目标 的 检测 。如 果采 用失
『。 Ｉｌ 丌
．
配 加窗 的方 法来抑 制距 离旁 瓣 ，则 又会 引起 信 噪
比损 失 ，降低 雷达 的距 离分 辨力 。而非 线性 调频 信号 最 突出 的优点 是用 匹配 滤波 器进 行 压缩 时可
以得 到较 低 的旁瓣 而无 需加 权处 理 ．因而避 免 了 由加权 引起 的信噪 比损 失 。所 以 ，研 究非 线 性调