HotZ-雷达系统(第一章)波形模糊函数.pdfx

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1、1第一章雷达系统基础1.1常见雷达波形1.2雷达信号模糊函数2014-6-8背景雷达依赖天线向空间辐射电磁波，并接收由目标散2射的电磁波，以确定目标的存在。雷达发射的电磁波具有一定的形式：连续波或脉冲串，单频的或调频、调幅或相位编码的2014-6-8雷达波形要求要实现目标的有效检测，雷达信号波形必须同时满足以下条件：足够的能量（看得见）足够的目标分辨率（看得准）3对需要的回波有很好的选择、屏蔽能力（选择、对抗能力）选择的雷达波形要与雷达用途、目标类型、目标环境“匹配”2014-6-8基本概念波是一种可在媒介或空间中传播的，连续或突发的周期性扰动，其到达均值的位移

2、是时间，或空间，或两者的函数。电磁波直观解释是发射到空中的能量，这种能量部分以电场的形式存在，部分的以磁场的形式存在。4电磁波的基本特性有：速度、方向、极化、强度、波长、频率和相位。波形是波的周期变化量的瞬时值沿时间表示的图形2014-6-8基本概念相位是在单个周期内波或信号与同频率参考信号相一致的程度。通常用信号幅度正向穿越零点的这个时间点来定义，因此，信号的相位是这些过零点相对于参考信号过零点的超前量或滞后量。参考信号52014-6-8基本概念波前是一个假设的面，在这个面上辐射电磁波的相位处处相等。极化电场方向即为极化方向。电场电磁波磁场6垂直极化水平极化2

3、014-6-8基本概念RF7波形属性积累（同相）部分积累（不完全同相）抵消（反相）非相参信号（噪声）2014-6-87雷达系统及其波形雷达波形及其指标是决定任何雷达系统设计与性能8的基本部分雷达系统设计考虑：工作频率应用类型、雷达硬件★最重要连续波或脉冲硬件复杂程度峰值功率作用距离、系统灵敏度脉冲时宽（雷达方程）脉冲带宽待测目标尺寸长度参数重复频率距离像调制类型动目标检测目标识别极化方式多目标检测（模糊函数）雷达成像波形、环境匹配2014-6-8常见雷达波形介绍连续波（ContinuousWave，CW）频率调制连续波（FrequnceyModulatedCW，

4、FMCW）9脉冲（Pulsed）2014-6-8常见雷达波形介绍CWRadar发射连续的单频正弦波信号10发射机与接收机始终处于工作状态通过多普勒频移发现目标－可有效测量目标的距离变化率单基系统存在收发隔离问题，双基系统较好简单的CW雷达无法测量距离－波形缺乏“时间标志”2014-6-8常见雷达波形介绍FMCWRadar发射被一频率序列调制的连续正弦波11发射机与接收机始终处于工作状态通过频差发现目标－可有效测量固定目标距离单基系统存在收发隔离问题，双基系统较好2014-6-8常见雷达波形介绍PulsedRadar发射机由发射脉冲开、关当发

5、射机关闭时，接收机打开12在脉冲间的距离门上感知目标－可有效测量目标距离单基地系统的发射机与接收机隔离不是问题可以测量距离变化率2014-6-813常见雷达波形介绍脉冲串是一种常见雷达波形脉冲重复频率：占空比：平均功率：2014-6-814常见雷达波形介绍发射脉冲串波形时可能产生距离模糊2014-6-8常见雷达波形介绍两大类脉冲串波形：相参脉冲串和非相参脉冲串152014-6-8常见雷达波形介绍相参脉冲串频谱16相参脉冲串频谱非相参脉冲串频谱2014-6-8常见雷达波形介绍相参脉冲串雷达的速度模糊问题相干脉冲串频谱有多普勒频移的(固定目标－无多普勒频移)C

6、W信号的频谱图17将含有多普勒频移目标的中心波瓣区域展开中心波瓣有多普勒频移滤波器的目标回波2014-6-8常见雷达波形介绍脉冲重复频率(PRF)不同类型PRF的距离、多普勒频率模糊特性PRF参差PRF距离多普勒低不模糊模糊中模糊模糊18高模糊不模糊PRF交织在一个停留时间内有多种PRF2014-6-8常见雷达波形介绍连续波信号相参脉冲串信号PRI捷变波形频率捷变信号频率分集信号极化捷变信号双脉冲信号双路信号脉冲压缩信号分布频谱信号沃尔什函数信号冲激信号19(《雷达系统》,向敬成.表1-1)2014-6-820第一章雷达系统基础1.1常见雷达波形1.2雷达信号模

7、糊函数2014-6-8基本概念雷达分辨力在多目标环境中，雷达区分两个或两个以上邻近目标的能力（距离、速度、角度进行分辨）。发射信号波形决定天线方向图（波束）21决定雷达分辨力的三个因素：波形设计信噪比理论依据、工具信号形式信号固有分辨力信号处理方法模糊函数2014-6-8基本概念模糊函数研究雷达波形的数学工具，反映了雷达波形在距离和径向速度二维上的精度和分辨力波形性能可通过所定义的分辨常数和模糊函数进行比较22模糊与分辨是对立概念。2014-6-8目标分辨场景目标分辨问题有两个相同的点目标A和B，它们相对雷达是视角相同的邻近目标从距离和径向速度二维进行分辨23目

8、标A为基准,则：A的回波