雷达系统导论3

《雷达系统导论3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、雷达系统导论3三、脉冲压缩(PulseCompression)图1简单矩形脉冲波形距离分辨力是指同一方向上两个大小相等点目标之间最小可区分距离，它主要取决于雷达信号波形。对于给定的雷达系统，可达到的距离分辨力为[2]p480：g亠R23式屮c•为光速，B为发射波形带宽当采用简单未编码的矩形脉冲（如图1）吋，发射信号带宽B“T,其中：T为发射脉冲宽度，因此对于简单的脉冲雷达而言=cT/2上式表明脉冲越窄，距离分辨力越好。但脉冲宽度越窄，辐射的功率越小，目标回波能量小，目标信杂比低从而影响雷达探测距离。这样为达到一定的平均功率所需的峰值功率

2、很大，而这较难实现。由雷达信号理论分析结果有：测距精度和距离分辨力主要取决于信号的频率结构，为了提高测距精度和距离分辨力，要求信号具有大的带宽。而测速精度和速度分辨力则取决于信号的时间则取决于信号的时间结构，为了提高侧速精度和速度分辨力，要求信号具有大的时宽。此外，为了提高目标发现能力，要求信号具有大的能量。综合而言，为了提高雷达系统的发现能力，要求雷达信号具有大的时宽、带宽、能量乘积。在系统的发射和馈电设备峰值功率受限制情况下，大的信号能量只能靠加大信号的时宽来得到。由于单载频脉冲信号的时宽和带宽积接近于1,故大的时宽和带宽积不可兼得

3、。因此此信号的距离分辨力、测距精度同速度分辨力、测速精度以及发现能力Z间存在着不可调和的矛盾。为解决此矛盾，需要采用时宽、带宽积TB〉＞1的脉冲压缩信号[4]pl23o脉冲压缩雷达发射宽的脉冲波，在接收机中对回波信号加以压缩处理以便得到窄的脉冲。脉冲压缩能让雷达系统发射宽度相对较宽而峰值功率低的脉冲，以获得窄脉冲、高峰值功率系统的距离分辨力和探测性能。这是通过对射频载波进行编码以增加发射波形的带宽，然后再对接收回波波形加以压缩后完成的。在脉冲压缩系统中，发射波形往往在相位或频率上被调制，使得B»l/T0令r=l/B,则8r=cr/2式表

4、示系统经脉冲压缩后的有效脉冲压缩宽度。因此脉冲压缩雷达可用宽度7的发射脉冲来获得相当于发射脉冲宽度为万的简单脉冲系统的距离分辨力。发射脉冲宽度7与系统有效（经压缩的）脉冲宽度的比值便称为脉冲压缩比CR（CompressionRatio）：CR=T/t式中r=l/B,故CR=TB,即压缩比也等于系统的吋I'可一带宽积。发射机的峰值功率Pt是指发射脉冲期间射频振荡的平均功率而不是射频正弦振荡的最大瞬时功率。通常脉冲峰值功率是射频正弦振荡的最人瞬时功率的一半。有时我们关心的是雷达发射机的平均功率它是指脉冲重复周期内发射机功率的平均值。如果发射

5、波形是简单的矩形脉冲列（如图1），脉冲宽度为卩，脉冲重复周期为Tr=}/fr，则平均功率和峰值功率的关系式可写成f3]p45：式中比值Pav/P,.777；或乃;称为雷达的工作比D或占空比。常规脉冲雷达工作比的典型数值为0.001,但脉冲多普勒雷达的工作比可达百分Z几，而连续波雷达的工作比为1。这样一来，假定发射相同的峰值功率鬥、具有相同的脉冲重复周期7；并要求获得相同的距离分辨力，则发射带宽为B的脉冲压缩系统的平均功率为Pav=PtT!Tr,而与其具有相同距离分辨力的简单脉冲系统的脉冲宽度应为"1/3,对应的平均功率为Pav=PtT/

6、Tr=Pt/BTro因此压缩比也等于脉冲压缩系统的平均功率跟简单脉冲系统发射的平均功率的比值。在单个脉冲的基础上，固定距离上的检测概率随信噪比的增加而增加，而信噪比又与平均功率成比例。在峰值功率和距离分辨力相同的情况下，脉冲压缩系统采用较宽的却能获得比窄脉冲系统要高的平均功率。因此，在平均功率及距离分辨力相同吋，采用脉冲压缩可用加宽脉冲宽度的方法來降低峰值功率，从现实情况及器件设计水平考虑，这是很重要的。总结:脉冲压缩雷达发射宽脉冲以增大信号能量，而通过脉内调频或调相(调幅也可以，但很少用)來展宽信号频谱，使系统具有窄脉冲的距离分辨力。

7、接收信号通过兀配滤波器处理，把长脉冲压缩为宽度为T=/B的窄脉冲，其中B表示己调脉冲的频谱带宽。主要优点：A.在脉冲雷达发射设备峰值功率受限制的情况下，脉冲压缩特别受到重视。B.脉冲压缩雷达不仅能够克服峰值功率的限制，而且在电磁兼容性方面也有很大的优越性。由于脉冲压缩雷达工作在一定的频带内，具有自己特有的调制特性和匹配滤波器，因此对回波段附近台站的干扰不太敏感。主要缺点：由于单基地脉冲雷达系统不能同时发射和接收，系统的最小作用距离必须大于发射脉冲距离范围的二分之一，即/?min=cT/20因此，脉冲压缩系统要求比等效窄脉冲系统更大的最

8、小距离。实际上，最小作用距离的比值由脉冲压缩比给出。对脉冲压缩雷达的概念有两种描述方法I3jp352：A.通过模糊函数(AmbiguityFunction)来解释，观察发射机附加脉内调制后兀配滤波器的输出响