脈沖壓縮ppt課件

脈沖壓縮,1,第一部分,脈沖壓縮的作用脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮的特點(diǎn),2,脈沖壓縮的作用,雷達(dá)作用距離與距離分辨力存在矛盾,3,脈沖壓縮的作用,距離分辨力,4,脈沖壓縮的作用,即脈壓比等于時(shí)寬-帶寬積，脈沖壓縮系統(tǒng)常用時(shí)寬-帶寬積的概念表征,5,脈沖壓縮的特點(diǎn),6,脈沖壓縮的特點(diǎn),存在的缺點(diǎn)最小作用距離受脈沖寬度的限制。收發(fā)系統(tǒng)比較復(fù)雜，在信號(hào)產(chǎn)生和處理過程中的任何失真，都將增大旁瓣高度。存在距離旁瓣。存在一定的距離和速度測(cè)定模糊?？傊?，脈沖壓縮體制的優(yōu)越性超過了它的缺點(diǎn)，成為近代雷達(dá)廣泛應(yīng)用的體制。,7,脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn),發(fā)射脈沖必須有非線性的相位譜，或必須使其脈沖寬度與有效頻譜寬度的乘積遠(yuǎn)大于1；接收機(jī)中必須有一個(gè)壓縮網(wǎng)絡(luò)，其相頻特性應(yīng)與發(fā)射信號(hào)實(shí)現(xiàn)“相位共軛匹配”。根據(jù)以上要求，可以構(gòu)造理想的脈沖壓縮系統(tǒng)：,8,脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn),9,第二部分線性調(diào)頻(LFM)脈沖壓縮,基本原理性能改善頻譜特性LFM脈沖信號(hào)頻譜特性LFM脈沖信號(hào)匹配濾波器頻譜特性LFM脈沖信號(hào)通過匹配濾波器的輸出波形Matlab仿真,10,基本原理,式,11,由圖(d)得到網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)各斜率成分的延時(shí)關(guān)系為,說明線性調(diào)頻寬脈沖信號(hào)經(jīng)過壓縮網(wǎng)絡(luò)后，成為窄脈沖。,12,性能改善,輸出峰值功率增大D倍,若壓縮網(wǎng)絡(luò)是無源的，根據(jù)能量守恒原理。,無源網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生噪聲，而輸入噪聲具有隨機(jī)性，所以經(jīng)過壓縮網(wǎng)絡(luò)不會(huì)被壓縮。,輸出脈沖信號(hào)信噪比與輸入信號(hào)之比增大D倍,13,性能改善,由雷達(dá)方程知，這就使脈沖壓縮雷達(dá)的探測(cè)距離比采用相同發(fā)射脈沖功率和保持相同分辨力的普通脈沖制雷達(dá)的探測(cè)距離增加了（例如D=16，作用距離增大1倍）綜上分析，接收機(jī)輸出的目標(biāo)回波信號(hào)具有：窄的脈沖寬度、高的峰值功率，即，符合探測(cè)距離遠(yuǎn)、距離分辨率高的戰(zhàn)術(shù)要求。為進(jìn)一步研究LFM脈沖與壓縮脈沖之間的內(nèi)在關(guān)系，我們必須進(jìn)行定量分析。,14,LFM脈沖信號(hào)的頻譜特性,由(c)可知,調(diào)頻斜率,角頻率變化規(guī)律,15,LFM脈沖信號(hào)的頻譜特性,瞬時(shí)相位,由此得到LFM脈沖壓縮體制的發(fā)射信號(hào)表達(dá)式,改寫成窗函數(shù)與原函數(shù)乘積的形式，并用復(fù)數(shù)表示,16,LFM脈沖信號(hào)的頻譜特性,做傅里葉變換,通過變量代換，整理得到復(fù)頻譜,17,17,LFM脈沖信號(hào)的頻譜特性,信號(hào)幅度譜,相位幅度譜,可以得到,相位幅度譜可分為平方相位譜和剩余相位譜兩部分,18,LFM脈沖信號(hào)的頻譜特性,稱為菲涅爾積分，具有如下特性：,式中,此時(shí)剩余相位,19,LFM脈沖信號(hào)的頻譜特性,下圖畫出了D=13,D=52,D=130時(shí)的幅頻特性和剩余項(xiàng)相頻特性,20,LFM脈沖信號(hào)的頻譜特性,21,LFM脈沖信號(hào)匹配濾波器頻譜特性,K為歸一化系數(shù)，幅頻特性即為,相頻特性與發(fā)射信號(hào)相似，具有相同平方律，但符號(hào)相反,22,群延時(shí)特性,網(wǎng)絡(luò)輸出端，兩個(gè)頻率分量經(jīng)過不同的相移,23,群延時(shí)特性,對(duì)于PC網(wǎng)絡(luò)，其相頻特性對(duì)應(yīng)的延時(shí)特性為,24,群延時(shí)特性,值得注意的是，網(wǎng)絡(luò)的群延時(shí)特性正好與信號(hào)的相反，因此通過匹配濾波后，相位特性得到補(bǔ)償，使得輸出信號(hào)相位均勻，信號(hào)出現(xiàn)峰值。由此可見匹配濾波器的相頻特性與群時(shí)延特性有著確定關(guān)系，它們是等價(jià)的。,25,通過匹配濾波器的輸出波形,作反傅里葉變換并取實(shí)部，得到,26,通過匹配濾波器的輸出波形,27,仿真實(shí)驗(yàn),空間有三個(gè)目標(biāo)，雷達(dá)發(fā)射4個(gè)脈沖，參數(shù)如表,LFM脈沖雷達(dá)參數(shù)如表,采樣頻率為10MHz,28,仿真實(shí)驗(yàn),LFM脈沖信號(hào)波形,29,總的回波信號(hào),目標(biāo)A,目標(biāo)C,目標(biāo)B,閉鎖期,A與B的回波存在重疊，無法區(qū)分,30,時(shí)域脈壓結(jié)果,觀察一個(gè)脈沖周期回波由寬脈沖壓縮為窄脈沖，目標(biāo)A與B完全分離。即，脈沖壓縮提高了雷達(dá)的距離分辨力。,A,C,B,31,第三部分,旁瓣抑制窗函數(shù)加權(quán)譜修正技術(shù)多普勒頻移的影響,32,旁瓣抑制,輸出脈沖包絡(luò)的第一旁瓣為主瓣電平-13.2dB。在多目標(biāo)環(huán)境中，旁瓣可能會(huì)埋沒附近較小目標(biāo)的主瓣，導(dǎo)致目標(biāo)丟失。為提高分辨多目標(biāo)的能力，須采用旁瓣抑制措施，即加權(quán)技術(shù)。,13.2dB,33,旁瓣抑制,引入加權(quán)網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上是對(duì)信號(hào)進(jìn)行一種失配處理，它不僅抑制旁瓣，同時(shí)會(huì)使輸出信號(hào)的包絡(luò)主瓣降低、變寬，即，旁瓣抑制是以損失信噪比及降低距離分辨力為代價(jià)的。加權(quán)函數(shù)的選擇，只能在旁瓣抑制、主瓣加寬、信噪比損失、旁瓣衰減速度以及技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度等幾個(gè)方面這種考慮。現(xiàn)用下面的一般形式表示加權(quán)函數(shù),不同的K值與n值，對(duì)應(yīng)不同的加權(quán)函數(shù),34,旁瓣抑制,35,旁瓣抑制,則加權(quán)網(wǎng)絡(luò)輸出信號(hào),整理后得到,接著對(duì)幾個(gè)主要性能指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,36,旁瓣抑制,得到-3dB處主瓣加寬系數(shù)為,37,旁瓣抑制,未加權(quán)PC輸出,hamming加權(quán)PC輸出,-13dB,-43dB,38,旁瓣抑制,大時(shí)寬帶寬積信號(hào)：D值大，振幅譜接近矩形，且波紋小，加權(quán)后的脈壓波形旁瓣低；小時(shí)寬帶寬積信號(hào)：D值小，振幅譜不再具有接近矩形的特性，通帶內(nèi)有較大波紋。加權(quán)后旁瓣高。,D值不同造成脈壓信號(hào)主旁瓣比不同時(shí)由于時(shí)域壓縮產(chǎn)生的距離旁瓣與頻域上的邊緣躍變以及帶內(nèi)波紋密切相關(guān)。采用經(jīng)典窗加權(quán)的目的就是平滑矩形頻譜的邊緣躍變，但不能抑制帶內(nèi)波紋，因此與大時(shí)寬帶寬積信號(hào)相比，小時(shí)寬帶寬積信號(hào)相比主旁瓣比低。,39,譜修正技術(shù),修改后的傳輸函數(shù),40,譜修正技術(shù),下圖為D=40的LFM信號(hào)譜修正前后的結(jié)果，虛線為修正前的輸出，實(shí)線是修正后的輸出。可以看出，采用海明加權(quán)，經(jīng)過譜修正