《電子技術(shù)應(yīng)用》
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數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)在雷達(dá)中的應(yīng)用
摘要: 隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,,對雷達(dá)的作用距離,、分辨率和測量精度等性能指標(biāo)提出了越來越高的要求,。為了增加雷達(dá)系統(tǒng)的檢測能力,,要求增大雷達(dá)發(fā)射的平均功率。在峰值功率受限時,,要求發(fā)射脈沖盡量寬,,而為了提高系統(tǒng)的距離分辨率,又要求發(fā)射脈沖盡量窄,,提高雷達(dá)距離分辨率同增加檢測能力是一對矛盾,。作為現(xiàn)代雷達(dá)的重要技術(shù),脈沖壓縮有效地解決了雷達(dá)分辨率同平均功率間的矛盾,,并在現(xiàn)代雷達(dá)中廣泛應(yīng)用,。
Abstract:
Key words :

 引 言
    隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,對雷達(dá)的作用距離,、分辨率和測量精度等性能指標(biāo)提出了越來越高的要求,。為了增加雷達(dá)系統(tǒng)的檢測能力,要求增大雷達(dá)發(fā)射的平均功率,。在峰值功率受限時,,要求發(fā)射脈沖盡量寬,而為了提高系統(tǒng)的距離分辨率,,又要求發(fā)射脈沖盡量窄,,提高雷達(dá)距離分辨率同增加檢測能力是一對矛盾。作為現(xiàn)代雷達(dá)的重要技術(shù),,脈沖壓縮有效地解決了雷達(dá)分辨率同平均功率間的矛盾,,并在現(xiàn)代雷達(dá)中廣泛應(yīng)用。


1 雷達(dá)距離分辨率與信號帶寬的關(guān)系及脈沖壓縮
    雷達(dá)分辨率的概念由光學(xué)分辨率概念引申而來,。人眼在觀察相鄰兩物點(diǎn)成的像時,,要能判斷出是兩個像點(diǎn)而不是一個像點(diǎn),則要求兩個衍射斑中心之間的重疊區(qū)有一定量的明暗差別,,判別結(jié)果會因人而異,。為了右一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),瑞利(Rayleigh)認(rèn)為:當(dāng)兩衍射斑的中心距正好等于第一暗環(huán)的半徑,,人眼剛能分辨開這兩個像點(diǎn),。這也就是常說的瑞利判據(jù)。根據(jù)瑞利判據(jù),,兩個衍射斑的合成強(qiáng)度的最小值是孤立衍射斑最大值的0.735,;人們認(rèn)為該判據(jù)過于嚴(yán)格,又提出了道斯(Dawes)判據(jù)和斯派羅(Sparrow)判據(jù)。道斯判據(jù)認(rèn)為當(dāng)兩衍射斑的合成強(qiáng)度的最小值為1.013,,兩衍射斑附近強(qiáng)度最大值為1.045時,,可分辨為兩個像點(diǎn);斯派羅判據(jù)認(rèn)為當(dāng)兩個衍射斑的合成強(qiáng)度剛好不出現(xiàn)下凹時,,為可以分辨的極限。在雷達(dá)分辨率定義中遵循要求嚴(yán)格的瑞利判據(jù),。

 

    雷達(dá)發(fā)展的早期,,雷達(dá)距離向的分辨率ρr表示為:

   

 

 

    在時域?qū)π盘栠M(jìn)行調(diào)幅或調(diào)頻,可以增大信號的等效帶寬,。線性相位調(diào)制只能移動載頻的位置而不能增大等效帶寬,。脈內(nèi)線性調(diào)頻、非線性調(diào)頻,、相位編碼,、頻率編碼,脈沖調(diào)幅等非線性相位調(diào)制都是增大信號等效帶寬的有效方法,。當(dāng)頻譜分量附加一隨頻率做非線性變化的相位值,,則此寬帶信號將具有很長的持續(xù)時間。這種附加非線性相位的過程稱為信號的展寬過程,。將展寬后的信號通過匹配濾波器,,校正非線性相位值使之同相,在匹配濾波器輸出端將得到窄脈沖信號,,這個過程稱為脈沖壓縮,。匹配濾波器在脈沖壓縮技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用。下面對匹配濾波器的特性進(jìn)行簡要的分析,。


2 匹配濾波器的特性
    設(shè)發(fā)射信號為s(t),,則其傅里葉變換式為:

   

 


    匹配濾波器的輸出為s(n)與h(n)的卷積,即脈壓結(jié)果,。

   
    此外,,為了抑制脈沖壓縮的旁瓣,通常要對匹配濾波器進(jìn)行加權(quán),;即將匹配濾波器的頻率響應(yīng)乘以某個適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),,但旁瓣抑制是以信噪比損失及距離分辨率降低為代價的,所以只能在旁瓣抑制,、主瓣加寬,、信噪比損失、旁瓣衰減速度以及技術(shù)實現(xiàn)難易等幾個方面折衷考慮,,選擇合適的加權(quán)函數(shù),。

    

    另外根據(jù)時域卷積定理:

    

4 結(jié) 語
    脈沖壓縮是一種廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納和其他探測系統(tǒng)的信號處理技術(shù),其本質(zhì)是一種頻譜擴(kuò)展的方法,,以最小化的峰值功率,,得到最大信噪比及目標(biāo)分辨能力。脈沖壓縮也被稱為匹配濾波,,它是濾波器與接收信號的預(yù)期相位的匹配程度的體現(xiàn),。隨著高分辨率雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展,對脈沖壓縮技術(shù)又提出了新的挑戰(zhàn),。如何利用數(shù)字方式實時完成百兆級甚至千兆級帶寬脈沖壓縮,,如何檢測被旁瓣淹沒的弱小信號,都是在雷達(dá)信號處理設(shè)計中遇到的并且需要著力解決的問題,。

 

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