雷達信號分析與處理第六章

1、第六章 相位編碼脈沖信號6.1 概述6.2 二相編碼信號6.3 二元偽隨機序列（m序列，barker序列）6.4 二相編碼信號的處理6.5 二相編碼信號多普勒敏感性6.6 多相編碼信號簡介 第六章 相位編碼脈沖信號6.1 概述理想模糊圖（圖釘型）特點：（1） 能給出良好的鄰近目標(biāo)的距離和速度分辨能力及測距、測速精度。（2）不存在距離和多普勒耦合，不存在測量的多值問題。（3）對多普勒是敏感的。（4）如果觀察目標(biāo)附近存在強干擾信號，強干擾信號的基底同樣要掩蓋弱信號的回波。第六章 相位編碼脈沖信號6.2 二相編碼信號一、二相編碼信號基本概念將寬矩形脈沖信號分成許多個彼此相接的短脈沖稱子脈沖或碼元，每

2、個脈沖的寬度相同、載頻相同。但是每個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 相位編碼脈沖信號二、二相編碼信號的頻譜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 相位編碼脈沖信號改寫為結(jié)論:頻譜形狀頻譜寬度時寬帶寬積大時寬帶寬積信號1ppbtptdbp 11121t( )sin ()2cos(2)pppjftnn kkn kfc ft epc cfkt第六章 相位編碼脈沖信號三、二相編碼信號的模糊函數(shù)其它 0 0 )(1)(101pkktkttcpt1122211021121001( , )(, )1(, )ppmjmtjitii mmippmjitii mmiemtc cepmtc cep 110( )()nnntctntmniitjmiinmmniitjmiinmmtje

4、ccmteccmte102*101102*1112,第六章 相位編碼脈沖信號特點：主峰（碼長相同都一樣） 旁瓣敏感性；對稱性第六章 相位編碼脈沖信號五、模糊函數(shù)的切割1. 二相編碼信號的自相關(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 相位編碼脈沖信號結(jié)論：主峰時移旁瓣多普勒敏感 切割結(jié)論:二相編碼信號和時寬為pt的單載頻矩形脈沖信號、線性調(diào)頻脈沖信號一樣，具有相同的測速性能。 0sin()(0, )sin ()ptc ptpt第六章 相位編碼脈沖信號6.3 二元偽隨機序列二元偽隨機序列一、二元隨機序列和二元偽隨機序列特性：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)實現(xiàn)二、最大長度序列（m序列）1、產(chǎn)生：n級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寄存器號寄存器號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2 2、模糊函數(shù)特點：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 相位編碼脈沖信號原序列 + - + + - - - :7，0，-1，0，-1，0，-1截斷序列+ - + + - - -：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3、模糊函數(shù)特點特點：單峰：單峰 軸分布，軸分布， 軸分布軸分布旁瓣旁瓣4、自相關(guān)函數(shù) 特點特點：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5、性能 1313位巴克碼和同樣時寬線性調(diào)頻信號比較。位巴克

10、碼和同樣時寬線性調(diào)頻信號比較。 、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 相位編碼脈沖信號距離自相關(guān)函數(shù)線性調(diào)頻信號 巴克碼 、速度分辨力相同 兩種信號的時寬相同時，其速度分辨力相同，因為它們的有效時寬都是由時寬 決定。 （模糊圖在多普勒軸交點相同）1btttb261361eett 巴線第六章 相位編碼脈沖信號、測距精度高、旁瓣電平、壓縮比、多普勒敏感信號、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6 增加巴克碼長度的方法增加巴克碼長度的方法(1)、概念 組合巴克碼就是用某一個巴克碼作為基本碼元稱為內(nèi)碼，組成另一個新的巴克碼稱為外碼。+-+，+-+， +-+， +-+， +-+，- -+-， - -+-， +-+， +-+， - -+-， +-+， - -+-， +-+， (2)、自相關(guān)函數(shù)計算公式)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 相位編碼脈沖信號簡便法原則：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)的每個值，逐項對內(nèi)碼自相關(guān)函數(shù)值進行加權(quán)； b. 把乘積按內(nèi)碼長度進行分段； c. 找出對稱軸，用“對稱迭加”對相關(guān)值進行修正。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6.4、 二相編碼信號的處理二相編碼信號的處理一、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 相位編碼脈沖信號以的5位巴克碼為例 第六章 相位編碼脈沖信號二、二相編碼信號的處理方法（1）、4路變2路（2）、時域處理lpfadclpfadctttttttt子脈沖mf子脈沖mf第六章 相位編碼脈沖信號三、組合巴克碼的處理外碼匹配濾波器：延遲時間為pt（p為內(nèi)碼碼長）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6.5、 二二相編碼信號多普勒敏感問題相編碼信號多普勒敏感問題一、概念 當(dāng)存在多普勒頻率時，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：處理時間2、pn碼：pt3、pn碼集：ptr4、barker碼：pt 第六章 相位編碼脈沖信號 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 相位編碼脈沖信號三、解決方法 1. 多普勒補償（變本振） 2. 修正匹配濾波器 3. 補償式旁瓣抑制濾波

17、器第六章 相位編碼脈沖信號6.6 多相編碼信號簡介多相編碼信號簡介一、概念 二相編碼信號：bpsk；四相編碼信號：qpsk，多相編碼信號。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 第六章 相位編碼脈沖信號 第六章 相位編碼脈沖信號三、zadoff信號第六章 相位編碼脈沖信號四、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