目標(biāo)分辨脈沖壓縮雷達(dá)

目標(biāo)分辨脈沖壓縮雷達(dá)第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月概述雷達(dá)的距離分辨率取決于信號的帶寬對于普通脈沖雷達(dá)，雷達(dá)信號的時(shí)寬與帶寬滿足第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月對于脈沖壓縮雷達(dá)，雷達(dá)信號的時(shí)寬與帶寬滿足這樣，經(jīng)過壓縮后雷達(dá)信號的時(shí)寬為第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月壓縮后與壓縮前雷達(dá)信號時(shí)寬之比為定義雷達(dá)信號時(shí)寬與帶寬的乘積為脈沖壓縮比第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月如果壓縮濾波器是無源的，它本身不消耗能量也不產(chǎn)生能量，滿足能量守恒原理：可見，輸出脈沖的峰值功率增大了D倍若輸入脈沖幅度為A，輸出脈沖幅度為A’，則有：第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月因?yàn)樵肼曂ㄟ^壓縮濾波器后，噪聲不會被壓縮，其噪聲電平仍保持在接收機(jī)原有的噪聲電平上，所以輸出信噪比也提高了D倍這意味著，接收機(jī)的靈敏度提高了，脈沖壓縮雷達(dá)的作用距離將提高。第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖壓縮雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)：1脈沖寬度與有效頻譜寬度這兩個(gè)參數(shù)可以獨(dú)立選取，解決了雷達(dá)作用距離與距離分辨率之間的矛盾。2通過匹配壓縮處理獲得高的距離分辨率3寬帶信號有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖壓縮雷達(dá)的缺點(diǎn)：1最小作用距離受脈沖寬度的限制。2收發(fā)系統(tǒng)比較復(fù)雜，在信號產(chǎn)生和處理過程中的任何失真，都將增大旁瓣高度。3存在距離旁瓣，通過加權(quán)處理抑制旁瓣。4存在距離和速度耦合，影響測量。第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖壓縮雷達(dá)存在條件：1發(fā)射信號必須具有非線性的相位譜。2存在對應(yīng)的匹配壓縮網(wǎng)絡(luò)。壓縮網(wǎng)絡(luò)第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖壓縮的原理頻譜分析方法信號延遲積累方法同相位矢量相加方法第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)發(fā)射信號的頻譜為：則，匹配壓縮濾波器的頻譜應(yīng)為：經(jīng)過匹配壓縮濾波器后的輸出應(yīng)為：頻譜分析方法第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月接收機(jī)輸入的高頻脈沖的包絡(luò)輸入高頻信號的時(shí)間--頻率特性信號壓縮的頻率--時(shí)延特性壓縮脈沖輸出信號延遲積累方法fffttf1fff2td2td1f1f2T’Ttd1td2第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月存在下述關(guān)系：因?yàn)樗缘?3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月同相位矢量相加方法f壓縮前信號頻譜矢量圖壓縮后信號頻譜矢量圖f第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖壓縮雷達(dá)信號處理方式：匹配濾波脈沖壓縮I/Q解調(diào)信號濾波器存儲采樣保持A/D轉(zhuǎn)換頻譜分析檢測器CFAR中頻放大信號檢測結(jié)果模擬脈沖壓縮第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月脈沖壓縮雷達(dá)信號處理方式：采樣保持A/D轉(zhuǎn)換頻譜分析信號濾波器存儲匹配濾波脈沖壓縮檢測器CFAR檢測結(jié)果數(shù)字脈沖壓縮I/Q信號第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻信號的產(chǎn)生無源法產(chǎn)生線性調(diào)頻信號

窄脈沖沖擊法平衡調(diào)制法有源法第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月中頻矩形帶通網(wǎng)絡(luò)色散延遲線方波產(chǎn)生器功放上變頻器整形本振沖擊信號無源法第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月亞控振蕩器多諧振蕩器鋸齒波電壓產(chǎn)生器選通沖擊信號有源法第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻信號的頻譜幅度頻譜：相位頻譜：第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻信號的頻譜當(dāng)雷達(dá)信號時(shí)間帶寬積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1時(shí)，存在近似相位頻譜：第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月clear%信號產(chǎn)生T=10*10^-6;%pulsewidthB=10*10^6;%frequencybandwidthK=B/T;%frequencymodulationratioN=2048;%samplesnumbert=0:T/N:T;%timeseriessi=exp(-j*pi*K*t.^2);%signalgenerationso=fft(si);subplot(2,1,1);plot(fftshift(abs(so)))subplot(2,1,2);plot(fftshift(angle((so))));第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻脈沖信號的波形參量有效帶寬：第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月均方根帶寬：第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月有效時(shí)寬：第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月均方根時(shí)寬：第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)頻常數(shù)：第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻信號的模糊函數(shù)第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)間軸上的切面：第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月頻率軸上的切面：特點(diǎn)：隨著多普勒頻移，主峰值降低。隨著多普勒頻移，主峰值產(chǎn)生時(shí)移。隨著多普勒頻移，切割圖與辛克函數(shù)的失真進(jìn)一步加大。第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻信號的處理當(dāng)信號的時(shí)間帶寬積較大時(shí)，線性調(diào)頻信號的頻譜可以近似為：幅度頻譜：相位頻譜：第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻信號的近似匹配濾波器的頻譜特性應(yīng)滿足：1幅度譜與信號的頻譜相同，即帶寬為B的矩形譜2相位譜是信號相位譜的共軛壓縮濾波器的頻譜應(yīng)該是：第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月近似匹配濾波器的輸出近似匹配濾波器的輸入信號為其中為信號的多普勒頻移，這個(gè)信號的頻譜為第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月近似匹配濾波器的頻率特性應(yīng)該是其幅度頻譜為其相位頻譜為近似匹配濾波器的頻譜為第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)過近似匹配濾波器的壓縮后的頻譜為當(dāng)為某一固定值，近似匹配濾波器輸出的波形為第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月改變積分次序，上式可寫為第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月令第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月代入上式，經(jīng)過簡化，有再令第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月因?yàn)榇嬖谙铝嘘P(guān)系近似匹配濾波器的輸出最后可以寫為第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月輸出信號的包絡(luò)為第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月比較近似匹配濾波器的輸出和模糊函數(shù)的結(jié)果近似匹配濾波器的輸出包絡(luò)為線性調(diào)頻信號的模糊函數(shù)為由此可見，近似匹配濾波器的輸出結(jié)果和模糊函數(shù)的結(jié)果是對應(yīng)的第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻信號的數(shù)字處理方法A/DA/D快速付里葉正變換頻譜相乘快速付里葉反變換包絡(luò)檢波A/DA/D只讀存儲器存有平方相位項(xiàng)本振相干檢波數(shù)字處理方法第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月假定輸入信號為本振信號為經(jīng)過相干檢波，輸出兩路信號為第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調(diào)頻信號的加權(quán)處理旁瓣抑制的意義加權(quán)函數(shù)的形式失配處理的成對回波理論第46頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月旁瓣抑制的意義線性調(diào)頻信號通過匹配壓縮濾波器后，輸出壓縮脈沖的包絡(luò)近似為辛克形狀，其中最大的第一對旁瓣為主峰電平的-13.2dB，在多目標(biāo)環(huán)境中，這些旁瓣會淹沒附近較小目標(biāo)的主信號，引起目標(biāo)丟失。為了提高分辨多目標(biāo)的能力，必須采用旁瓣抑制或簡稱加權(quán)技術(shù)。加權(quán)技術(shù)實(shí)際上是對信號進(jìn)行失配處理，所以它不僅使旁瓣得到抑制，同時(shí)使輸出信號包絡(luò)主瓣降低，變寬。換句話說，旁瓣抑制是以信噪比損失及距離分辨率變壞作為代價(jià)的。第47頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月加權(quán)函數(shù)的形式如何選擇加權(quán)函數(shù)，涉及到最佳準(zhǔn)則的確定，最佳的加權(quán)函數(shù)理論上應(yīng)為多爾夫--切比雪夫函數(shù)。但這種理想函數(shù)是難以實(shí)現(xiàn)的，因此實(shí)際