雷达信号基本知识.docx
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1、雷达信号基本知识1.非线性调频信号(N1.FM)由前面介绍,我们知道为了解决单载频脉冲信号的局限性,在现代雷达系统中,人们普遍使用具有大时宽带宽积的脉冲压缩信号.脉冲压缩技术:在发射端,通过对相对较宽的脉冲进行调制使其同时具有大的带宽,从而得到大时宽带宽积的发射信号;在接收端,对接收的回波信号进行压缩处理,得至嫩窄的脉冲.下图为1.FM信号脉压前后的回波对比图,同图中我们可以看出,脉压可极大的提升目标的距离分辨率.脉仄输入。号2040AoeOMn1.20“OKOIMkmSW金1.送epr纹:条1.5M故脉冲压缩可以有效地解决距离分辨力与平均功率(速度分辨力)之间的矛盾,能够得到较高的距离测量精
2、度、速度测量精度、距离分辨率和速度分辨力,在现代雷达中得到了广泛的使用.在脉冲压缩技术中,霍达所使用的发射信号波形的设计,是决定脉冲压缩性能的关键.常用的发射信号波形分为:线性调频(1.FM)信号,非线性调频(N1.FM)信号和相位编码(PSK)信号等,本文主要讨论的是N1.FM信号.1.FM信号的产生和实现都比较容易,是研究最早、应用较为广泛的一种脉冲压缩信号。1.FM信号的频率在脉冲宽度内与时间变化成线性关系.1.FM信号最大的优点是匹配滤波器对回波信号的脉冲多普勒频移不敏感,即使回波信号具有较大的多普勒频移,采用原有的匹配滤器仍然能得至嫩好的脉冲压缩结果,因而可简化信号处理系统.1.FM
3、信号波形如下图所示.40302010线竹调城信的电统特性-.-b.-J三30-20-100102030但1.FM信号匹配谑波器输出响应的旁瓣较高,为了抑制旁播常需要进行加权处理,但这会造成主膜展宽,并导致信噪比损失.此外,1.FM信号的缺点是会产生多普勒耦合时移现象,不能同时独立提供距离和速度的测量值.1.FM信号经过匹配漉波器后的输出响应及主副辩图形如下图所示.NW:为了解决以上问题,现代雷达也经常采用非线性调频(N1.FM)信号。N1.FM信号的频率随着时间做非线性变化,其突出的优点是直接进行匹配滤波即可得到较低的旁瓣而无俞加权处理,因而避免了引入加权所带来的信噪比损失问题.这是因为采用了
4、N1.FM信号,相当于将1.FM信号所引入的加权网络的作用转移分配在发射系统和接收系统中,所以不需要再用加权网络,而只需要改变发射信号的频谱和匹配淹波器的传递函数.因此既可得到压缩后的低旁瓣,又避免了主瓣的展宽和信噪比损失。但N1.FM信号具有近似图打型模糊函数,是多普勒敏感信号,也存在若多普勒耦合时移.N1.FM信号波形的综合是一个t盛复杂的过程,实际中通常运用的是近似的方法,其中较经典的是根据设计信号的自相关函数利用逗留相位原理来设计波形.运用逗留相位原理进行近似求解的非线性调频信号逗留相位原理由图像可知,群时延函数是非线性函数,令,可采用迭代或内插等数值计算方法确定的反函数,即非线性调频
5、信号的调频函数为/(t)=T-1()iOtT对该调频函数进行积分即可计算相位6Q)=2rtf(x)dx,0tTJo则该线性调频信号为SQ)=ej211fot+f0ttWu11(0=ejtW匕(t)3+4)n=1n=1.令,则可得到相位编码信号的表达式为NNx(t)=ejtWUna)=eitW(*)en三1.JI=I二相编码8,Q巴克叫根财房段少值找房-5O510时犍加SZHwi-F87巴克利段S?南数维图都在送郭tt4MHz0-6时纽/s例如,当雷达的最大作用距离不超过时,被认为是低的;而当大于时,就被认为是中等.一股脉冲重复频率的选择应遵循以下原则:天线扫描引起的干扰背景起伏为,为天线转速,
6、为积累脉冲数。为了减小背景起伏,应选择高一些为了保证测距的单值性,又不能太高,通常取在同样的发现概率下,越大,值噪比的改善越大,越大,而和的关系为从发射管允许的最大平均功率来看,平均功率,越高,温度上升越快。若最大平均功率为,则而脉冲宽度的选择主要考虑以下因素:对包E脉冲压缩雷达,为了提高接收机的灵敏度,要选择宽一些,因为要使接收机的性能最佳,则要求接收机通频带,而灵敏度与成反比,故灵敏度与成正比等宽度的脉冲,简称为“中脉冲)和窗脉冲的工作方式。其中,窄脉冲为简单脉冲,脉冲宽度为,负责探测近距离段;中、宽脉冲为线性调频信号,时宽分别为、,负责探测中距离段和远距离段。根据雷达方程可计算出三段脉冲
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