脉冲压缩原理pdf_信息与通信_工程科技_专业资料

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1、第二章脉冲压缩2.1概述表2.1窄脉冲高距离分辨力雷达的能力距离分辨力：通常在距离上比在角度上更容易分离（分辨）多个II标距离精度：具有良好分辨力的雷达同样具有良好的距离精度杂波衰减：通过减少与目标回波信号相竞争的分布式杂波最可以提高目标-杂波比杂波内可见度：对一些“片状”类陆地和海杂波，高分辨力雷达可在杂波片间的清晰区域屮检测运动目标多普勒容错：采用窄脉冲波形吋，运动目标的多普勒频移与接收机带宽相比显得很小；因而只需要单个匹配滤波器检测最小作用距离：窄脉冲可以使雷达以最短小的距离工作。它也可以减小高脉冲重复频率雷达的盲区（車叠

2、）窄脉冲具有宽频谱带宽。如果对宽脉冲进行频率或相位调制，那么它就可以具有和窄脉冲相同的带宽。假设调制后的脉冲带宽增加了B,由接收机的匹配滤波器压缩后，带宽将等于1/B,这个过程叫脉冲压缩。脉冲压缩雷达不需要高能量窄脉冲所需要的高峰值功率，就可同时实现宽脉冲的能量和窄脉冲的分辨力。T!t脉冲压缩比定义为宽脉冲宽度T与压缩后脉冲宽度厂的之比，即"。带宽tB]/孑B与压缩后的脉冲宽度的关系为~。这使得脉冲压缩比近似为BT。即压缩比等于信号的时宽■带宽积。在许多应用场合，脉冲压缩系统常用其时宽■带宽积表征。这种体制最显著的特点是：（1）

3、它的发射信号采用载频按一定规律变化的宽脉冲，使其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积BT~1,这两个信号参数基本上是独立的，因而可以分别加以选择來满足战术要求。在发射机峰值功率受限的条件下，它提高了发射机的平均功率Pclv增加了信号能量，因此扩大了探测距离。⑵在接收机屮设置一个与发射信号频谱相匹配的压缩网络，使宽脉冲的发射信号（一般认为也是接收机输入端的回波信号）变成窄脉冲，因此保持了良好的距离分辨力。这一处理过程称Z为“脉冲压缩”。⑶有利于提高系统的抗干扰能力。对有源噪声干扰来说，由于信号带宽很大，迫使干扰机发射宽带噪声，从而降低了干

4、扰的功率谱密度。当然，采用大时宽带宽信号也会带來一些缺点，这主要有：T（1）最小作用距离受脉冲宽度限制。⑵收发系统比较复杂，在信号产生和处理过程中的任何失真，都将增大旁瓣高度。⑶存在距离旁瓣。一般采用失配加权以抑制旁瓣，主旁瓣比可达30dB〜35dB以上但将有ldB〜3dB的信噪比损失。⑷存在一定的距离和速度测定模糊。总Z,脉冲压缩体制的优越性超过了它的缺点，已成为近代雷达广泛应用的一种体制。根据上而讨论，我们可以归纳岀实现脉冲压缩的条件如下：（1）发射脉冲必须具有非线性的相位谱，或者说，必须使其脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积远大

5、于1.⑵接收机中必须具有一个压缩网络，其相频特性应与发射信号实现“相位共緬匹配”，即相位色散绝对值相同而符号相反，以消除输入回波信号的相位色散。第一个条件说明发射信号具有非线性的相位谱，提供了能被“压缩”的可能性，它是实现“压缩”的前提；第二个条件说明压缩网络与发射信号实现“相位共轨匹配”是实现压缩的必耍条件。只有两者结合起来，才能构成实现脉冲压缩的充要条件。综上所述，一个理想的脉冲压缩系统，应该是一个匹配滤波系统。它要求发射信号具有非线性的相位谱，并使其包络接近矩形；耍求压缩网络的频率特性（包括幅频特性和相频特性）与发射脉冲信

6、号频谱（包括幅度谱与相位谱）实现完全的匹配。根据这些要求，如图2.1所示。口J用下面的框图來描述一个理想的脉冲压缩系统,iT压缩网络U(e)H(co)>Ui((o)图2.1理想脉冲压缩系统在理想脉冲压缩系统模型屮，我们假定在电波传播和目标发射过程中，以及在微波通道、收发天线和压缩网络前的接收通道传输过程屮，信号没有失真，而且增益为lo因此，接收机压缩网络输入端的目标冋波脉冲信号就是发射脉冲信号，其包络宽度为厂，频谱为：U(q)=

7、U(効

8、/")H(Q)压缩网络的频率特性为，根据匹配条件应满足下式：(Q)~j2兀ftH(e)=KI

9、M)ee“式屮，K为比例常数，使幅频特性归一化，“0为压缩网络的固定延时。经压T缩后输出信号包络宽度被压缩成°，峰值提高了。脉冲压缩的输出表达式为：2_)2劝U3=Ui欽H)就=)KUa)(e)

10、J0必须指出，这是一种理想情况，在实际实现时往往不可能得到完全的匹配，迫使系统工作在一定程度的“失配”状态下。有两种方法可以描述脉冲压缩雷达的工作。一种是根据模糊函数，对宽脉冲进行调制以提高它的带宽。接收时调制过的宽脉冲信号通过匹配滤波器。通过分析模糊图就可以得到它的距离分辨力。幅度恒定的线性调频脉冲信号是得到广泛应用的脉冲压缩波形

11、的一个例子，如图2.2所示。fd图2.2一个宽度为T、带宽为B的单个线性频率调制脉冲的二维模糊图它的模糊图表明宽度为T的宽脉冲提供的压缩脉冲宽度等于1/B。另一种描述脉冲压缩的方法是线性调频脉冲压缩。对宽脉冲进行调制，可被认为沿着脉冲的不同部分在相位或频率上设置