雷達(dá)信號(hào)分析與處理第六章

1、第六章 相位編碼脈沖信號(hào)6.1 概述6.2 二相編碼信號(hào)6.3 二元偽隨機(jī)序列（m序列，barker序列）6.4 二相編碼信號(hào)的處理6.5 二相編碼信號(hào)多普勒敏感性6.6 多相編碼信號(hào)簡(jiǎn)介 第六章 相位編碼脈沖信號(hào)6.1 概述理想模糊圖（圖釘型）特點(diǎn)：（1） 能給出良好的鄰近目標(biāo)的距離和速度分辨能力及測(cè)距、測(cè)速精度。（2）不存在距離和多普勒耦合，不存在測(cè)量的多值問題。（3）對(duì)多普勒是敏感的。（4）如果觀察目標(biāo)附近存在強(qiáng)干擾信號(hào)，強(qiáng)干擾信號(hào)的基底同樣要掩蓋弱信號(hào)的回波。第六章 相位編碼脈沖信號(hào)6.2 二相編碼信號(hào)一、二相編碼信號(hào)基本概念將寬矩形脈沖信號(hào)分成許多個(gè)彼此相接的短脈沖稱子脈沖或碼元，每

2、個(gè)脈沖的寬度相同、載頻相同。但是每個(gè)脈沖之間載頻的相位不同，彼此間有特定的關(guān)系。tfjtfjete0022(t)j)(a(t)es(t)(t) 10(t) 0kd 1,0,1,1,0,0,0kdkc 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1kc ttectjk101第六章 相位編碼脈沖信號(hào)二、二相編碼信號(hào)的頻譜1( )t sin ()jftfc ft e其它 0 0 )(1)(101pkktkttcpt111201( )( )()( )( ) pkkttct ktttp1201( )()pkktctktp其它 0 0 /1)(1tttt12201( )pjfktkkfc ep12120( )(

3、)( )t sin ()pjftjfktkkfffc ft ec ep第六章 相位編碼脈沖信號(hào)改寫為結(jié)論:頻譜形狀頻譜寬度時(shí)寬帶寬積大時(shí)寬帶寬積信號(hào)1ppbtptdbp 11121t( )sin ()2cos(2)pppjftnn kkn kfc ft epc cfkt第六章 相位編碼脈沖信號(hào)三、二相編碼信號(hào)的模糊函數(shù)其它 0 0 )(1)(101pkktkttcpt1122211021121001( , )(, )1(, )ppmjmtjitii mmippmjitii mmiemtc cepmtc cep 110( )()nnntctntmniitjmiinmmniitjmiinmmtje

4、ccmteccmte102*101102*1112,第六章 相位編碼脈沖信號(hào)特點(diǎn)：主峰（碼長(zhǎng)相同都一樣） 旁瓣敏感性；對(duì)稱性第六章 相位編碼脈沖信號(hào)五、模糊函數(shù)的切割1. 二相編碼信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)（ 切割）1110(1)112(1)1( ,0)(,0)1 (,0)(,0)pmpii mimppmpc cmtpmtmp mpimiiccm102)0 ,(-5tt2t3t4t5t0-4t-3t-2t-t0420 01 1223 34403210 11 22 33 402220 21 32401230 31 400240 40(0,0)5(1,0)0(2,0)1(3,0)0(4,0)1iiiiiii

5、iiiiiiiiccc cc cc cc cc cccc cc cc cc cccc cc cc cccc cc cccc c kc第六章 相位編碼脈沖信號(hào)結(jié)論：ck決定自相關(guān)函數(shù)形狀主峰高度，旁瓣電平非周期性2. 切割00.02b00.01b0.05b第六章 相位編碼脈沖信號(hào)結(jié)論：主峰時(shí)移旁瓣多普勒敏感 切割結(jié)論:二相編碼信號(hào)和時(shí)寬為pt的單載頻矩形脈沖信號(hào)、線性調(diào)頻脈沖信號(hào)一樣，具有相同的測(cè)速性能。 0sin()(0, )sin ()ptc ptpt第六章 相位編碼脈沖信號(hào)6.3 二元偽隨機(jī)序列二元偽隨機(jī)序列一、二元隨機(jī)序列和二元偽隨機(jī)序列特性：平衡性 蟬聯(lián)性自相關(guān)函數(shù)區(qū)別：有限/無限頻譜

6、重復(fù)實(shí)現(xiàn)二、最大長(zhǎng)度序列（m序列）1、產(chǎn)生：n級(jí)線性反饋移位寄存器 m序列的周期為： 反饋聯(lián)接方式共有： 21np 21nn寄存器號(hào)寄存器號(hào)i iiii iiii iiiiiiiiiii輸輸 出出初始狀態(tài)初始狀態(tài)0010無無第一狀態(tài)第一狀態(tài)10010 0 （）（）第二狀態(tài)第二狀態(tài)11001 1 （）（）第三狀態(tài)第三狀態(tài)11100 0 （）（）第四狀態(tài)第四狀態(tài)01110 0 （）（）第五狀態(tài)第五狀態(tài)10111 1 （）（）第六狀態(tài)第六狀態(tài)01011 1 （）（）第七狀態(tài)第七狀態(tài)00101 1 （）（）第八狀態(tài)第八狀態(tài)10010 0 （）（）第九狀態(tài)第九狀態(tài)1 11 10 00 01 1 （）（）

7、第六章 相位編碼脈沖信號(hào)2 2、模糊函數(shù)特點(diǎn)：圖釘型；多峰；旁瓣電平變化規(guī)律。21111222211100011( , )(, )(, )ppmppmjmtjitjitii mii mmimiemtccemtccepp 第六章 相位編碼脈沖信號(hào)3、自相關(guān)函數(shù)（周期性）方法一：方法二： 序列 （不移位 ） （移1位） （移2位） 結(jié)論：雙值電平，msr=20logp；多峰；p， ；周期性自相關(guān)函數(shù)。周期的選擇： ；21 21 t,01 21nnnt 其它max/2pt( ,0)( ) t max12dptf第六章 相位編碼脈沖信號(hào)4. m序列截短序列序列截短序列（1）定義從m序列 中截取一個(gè)周期

8、形成的碼。截取位置任意，但其性能不一樣。（2）自相關(guān)函數(shù) + + + 原序列 + + + 鏡像序列 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 代數(shù)和 + + + -1，0，-1，0，-1，0，7，0，-1，0，-1，0，-1第六章 相位編碼脈沖信號(hào)原序列 + - + + - - - :7，0，-1，0，-1，0，-1截?cái)嘈蛄? - + + - - -：7，0，-1，0，-1，0，-1 - - + - + + -：7，-2，-1，1，-3，0，1 - + - + + - -：7，-2，-1，0，-1，0，1結(jié)論：自相關(guān)函數(shù)非雙值電平，旁瓣與截取位置有

9、關(guān)； ；非周期.20log(1)msrp p第六章 相位編碼脈沖信號(hào)三、三、 巴克（巴克（barkerbarker）序列）序列1. 定義2. 頻譜（13位巴克碼為例）ck= 120 0( ,0)10 0pmkk mkp mmc cm 或212sin)213sin(12)(sin1)(ftftftcpttf第六章 相位編碼脈沖信號(hào)3、模糊函數(shù)特點(diǎn)特點(diǎn)：?jiǎn)畏澹簡(jiǎn)畏?軸分布，軸分布， 軸分布軸分布旁瓣旁瓣4、自相關(guān)函數(shù) 特點(diǎn)特點(diǎn)：主旁瓣形狀主旁瓣形狀 msr=22.3db 與白噪聲自與白噪聲自相關(guān)函數(shù)相似相關(guān)函數(shù)相似第六章 相位編碼脈沖信號(hào)5、性能 1313位巴克碼和同樣時(shí)寬線性調(diào)頻信號(hào)比較。位巴克

10、碼和同樣時(shí)寬線性調(diào)頻信號(hào)比較。 、距離分辨力高（1）有效帶寬2346kb2266kk或01567289310411512613(t) t(t) t(t) t(t) t(t) t(t) t(t) t312.12w巴342wb線第六章 相位編碼脈沖信號(hào)距離自相關(guān)函數(shù)線性調(diào)頻信號(hào) 巴克碼 、速度分辨力相同 兩種信號(hào)的時(shí)寬相同時(shí)，其速度分辨力相同，因?yàn)樗鼈兊挠行r(shí)寬都是由時(shí)寬 決定。 （模糊圖在多普勒軸交點(diǎn)相同）1btttb261361eett 巴線第六章 相位編碼脈沖信號(hào)、測(cè)距精度高、旁瓣電平、壓縮比、多普勒敏感信號(hào)、碼型捷變2022ttb巴22204133)(tb線0002261.56t巴線線22

11、.3msrdb 巴13.2msrdb線第六章 相位編碼脈沖信號(hào)6 增加巴克碼長(zhǎng)度的方法增加巴克碼長(zhǎng)度的方法(1)、概念 組合巴克碼就是用某一個(gè)巴克碼作為基本碼元稱為內(nèi)碼，組成另一個(gè)新的巴克碼稱為外碼。+-+，+-+， +-+， +-+， +-+，- -+-， - -+-， +-+， +-+， - -+-， +-+， - -+-， +-+， (2)、自相關(guān)函數(shù)計(jì)算公式)4(, )4(-, )4(, )4(-)4(, )4(, )4(,-)4(, )4(, )4(, )4(, )4(, )4()13(0iiiiiiiiiiiiibbbbbbbbbbbbbb) 1() 1()()()(00iiiil

12、krkrklrkrriiilkkllllk) 1(),1(, 2 , 1 , 0),1(, 2 , , 1 , 000第六章 相位編碼脈沖信號(hào)用三位巴克碼組成四位巴克碼 0( )1 01 41 0 1r，01,2,3k ，0,1,2,.,9,10,11( )1 0 3 01ir，第六章 相位編碼脈沖信號(hào)簡(jiǎn)便法原則：a. 把外碼和內(nèi)碼的自相關(guān)函數(shù)相乘； 即用外碼的自相 關(guān)函數(shù)的每個(gè)值，逐項(xiàng)對(duì)內(nèi)碼自相關(guān)函數(shù)值進(jìn)行加權(quán)； b. 把乘積按內(nèi)碼長(zhǎng)度進(jìn)行分段； c. 找出對(duì)稱軸，用“對(duì)稱迭加”對(duì)相關(guān)值進(jìn)行修正。例6.1：r0=3，0，-1,ri=2，-13，0，-1 2，-16，-3 0，0 -2，1修正

13、后：6，-3 0，1 -2，1第六章 相位編碼脈沖信號(hào)例6.2：r0=4，-1，0，1，ri=3，0，-14，-1，0，1 3，0，-1=12，0，-4-3，0，10，0，03，0，-1修正后：12，1，-4，-3，0，1，0，-1，0，3，0，-1按mpimiiccm102)0 ,(第六章 相位編碼脈沖信號(hào)6.4、 二相編碼信號(hào)的處理二相編碼信號(hào)的處理一、匹配濾波器特性 12*120()sin ()()()pjftjfktkktfc ft ec effp02( )( )jfth ff e02*1213=( )( )( )( )jftffeff1( )sin ()jfttfc ft ep122

14、0( )pjfktkkfc e0122()*3(1)20()()pjftjfktpkkfcefe第六章 相位編碼脈沖信號(hào)以的5位巴克碼為例 第六章 相位編碼脈沖信號(hào)二、二相編碼信號(hào)的處理方法（1）、4路變2路（2）、時(shí)域處理lpfadclpfadctttttttt子脈沖mf子脈沖mf第六章 相位編碼脈沖信號(hào)三、組合巴克碼的處理外碼匹配濾波器：延遲時(shí)間為pt（p為內(nèi)碼碼長(zhǎng)）內(nèi)碼匹配濾波器：子脈沖寬度t子脈沖匹配濾波器外碼匹配濾波器內(nèi)碼匹配濾波器第六章 相位編碼脈沖信號(hào)6.5、 二二相編碼信號(hào)多普勒敏感問題相編碼信號(hào)多普勒敏感問題一、概念 當(dāng)存在多普勒頻率時(shí)，主峰主峰要下降，旁瓣旁瓣要增加，主旁瓣

15、比要降低。二、影響主旁瓣比的因素 主峰的變化主峰的變化: :1、m序列：處理時(shí)間2、pn碼：pt3、pn碼集：ptr4、barker碼：pt 第六章 相位編碼脈沖信號(hào) 00.01b0.02b0.05b-15-10-505101500.10.20.30.40.50.60.70.80.91e=0.01b的 切 割-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8100.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8100.10.20.30.40.50.60.70.80.91e=0.01b的 切 割-1-0.8-0.6-

16、0.4-0.200.20.40.60.8100.10.20.30.40.50.60.70.80.91e=0.02b的 切 割-15-10-505101500.10.20.30.40.50.60.70.80.91e=0.02b的 切 割-15-10-505101500.10.20.30.40.50.60.70.80.91e=0.05b的 切 割-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.800.10.20.30.40.50.60.70.80.91e=0.05b的 切 割第六章 相位編碼脈沖信號(hào)三、解決方法 1. 多普勒補(bǔ)償（變本振） 2. 修正匹配濾波器 3. 補(bǔ)償式旁瓣抑制濾波

17、器第六章 相位編碼脈沖信號(hào)6.6 多相編碼信號(hào)簡(jiǎn)介多相編碼信號(hào)簡(jiǎn)介一、概念 二相編碼信號(hào)：bpsk；四相編碼信號(hào)：qpsk，多相編碼信號(hào)。二、弗蘭克frank多相編碼（基本相移 ： ）120210000 220210000或2) 1() 1(2) 1(0) 1(39630) 1(26420) 1(321000000nnnnnn24420,0,0,0,0,3333k32343432, 0 , 1 , 1 , 1 , 1jjjjkeeeecn/2第六章 相位編碼脈沖信號(hào) 第六章 相位編碼脈沖信號(hào) 第六章 相位編碼脈沖信號(hào)三、zadoff信號(hào)第六章 相位編碼脈沖信號(hào)四、泰勒四相碼子脈沖具有半余弦形狀，其鄰子脈沖的相位變化限制在 之間90 ( )exp( )x ta tjtsin(24 ) 0( )1 cos2 () 4 (1)tttta tttpttpttpttpt 0 0()(1)2 1,2,.,0 1kkkts kkpkp第六章 相位編碼脈沖信