数字脉冲压缩技术在雷达中的应用

数字脉冲压缩技术在雷达中的应用数字脉冲压缩技术在雷达中的应用 现代电子技术 作者 宋晓风 中国电子科技集团 发表时间 2010 03 22 引 言 随着现代技术的发展 对雷达的作用距离 分辨率和测量精度等性能指标提出了越来越高的要求 为 了增加雷达系统的检测能力 要求增大雷达发射的平均功率 在峰值功率受限时 要求发射脉冲尽量宽 而为了提高系统的距离分辨率 又要求发射脉冲尽量窄 提高雷达距离分辨率同增加检测能力是一对矛盾 作为现代雷达的重要技术 脉冲压缩有效地解决了雷达分辨率同平均功率间的矛盾 并在现代雷达中广泛 应用 1 雷达距离分辨率与信号带宽的关系及脉冲压缩 雷达分辨率的概念由光学分辨率概念引申而来 人眼在观察相邻两物点成的像时 要能判断出是两个 像点而不是一个像点 则要求两个衍射斑中心之间的重叠区有一定量的明暗差别 判别结果会因人而异 为了右一个统一的标准 瑞利 Rayleigh 认为 当两衍射斑的中心距正好等于第一暗环的半径 人眼刚能 分辨开这两个像点 这也就是常说的瑞利判据 根据瑞利判据 两个衍射斑的合成强度的最小值是孤立衍 射斑最大值的 0 735 人们认为该判据过于严格 又提出了道斯 Dawes 判据和斯派罗 Sparrow 判据 道斯判据认为当两衍射斑的合成强度的最小值为 1 013 两衍射斑附近强度最大值为 1 045 时 可分辨 为两个像点 斯派罗判据认为当两个衍射斑的合成强度刚好不出现下凹时 为可以分辨的极限 在雷达分 辨率定义中遵循要求严格的瑞利判据 雷达发展的早期 雷达距离向的分辨率 r 表示为 在时域对信号进行调幅或调频 可以增大信号的等效带宽 线性相位调制只能移动载频的位置而不能 增大等效带宽 脉内线性调频 非线性调频 相位编码 频率编码 脉冲调幅等非线性相位调制都是增大 信号等效带宽的有效方法 当频谱分量附加一随频率做非线性变化的相位值 则此宽带信号将具有很长的 持续时间 这种附加非线性相位的过程称为信号的展宽过程 将展宽后的信号通过匹配滤波器 校正非线 性相位值使之同相 在匹配滤波器输出端将得到窄脉冲信号 这个过程称为脉冲压缩 匹配滤波器在脉冲 压缩技术中起着至关重要的作用 下面对匹配滤波器的特性进行简要的分析 2 匹配滤波器的特性 设发射信号为 s t 则其傅里叶变换式为 匹配滤波器的输出为 s n 与 h n 的卷积 即脉压结果 此外 为了抑制脉冲压缩的旁瓣 通常要对匹配滤波器进行加权 即将匹配滤波器的频率响应乘以某 个适当的函数 但旁瓣抑制是以信噪比损失及距离分辨率降低为代价的 所以只能在旁瓣抑制 主瓣加宽 信噪比损失 旁瓣衰减速度以及技术实现难易等几个方面折衷考虑 选择合适的加权函数 另外根据时域卷积定理 4 结 语 脉冲压缩是一种广泛应用于雷达 声纳和其他探测系统的信号处理技术 其本质是一种频谱扩展的方 法 以最小化的峰值功率 得到最大信噪比及目标分辨能力 脉冲压缩也被称为匹配滤波 它是滤波器与 接收信号的预期相位的匹配程度的体现 随着高分辨率雷达和合成孔径雷达技术的发展 对脉冲压缩技术 又提出了新的挑战 如