雷达论文作业.docx

雷达论文作业.docx脉冲压缩雷达及其仿真
雷达的分辨理论表明:要得到高的测距精度和好的距离分辨力，发射信号必 须具有大的带宽;要得到高的测速精度和好的速度分辨力，信号必须具有大的时 宽。因此，要使作用距离远，又具有高的测距、测速精度和好的距离、速度分辨 力，首先发射信号必须是大带宽、长脉冲的形式。显然，单载频矩形脉冲雷达不 能满足现代雷达提出的要求。而脉冲压缩技术可以获得大时宽带宽信号，使雷达 同时具有作用距离远、高测距、测速精度和好的距离、速度分辨力。具有大时宽 带宽的信号通常被称作脉冲压缩信号。
脉冲压缩技术包括两部分:脉冲压缩信号的产生、发射部分和为获得较窄的 脉冲对接收回波的处理部分。在发射端，它通过对相对较宽的脉冲进行调制使其 同时具有大的带宽，在接收端对接收的回波波形进行压缩处理得到较窄的脉冲。
脉冲压缩原理
发射脉冲宽度T和系统有效(经压缩的)脉冲宽度丁。的比值称为脉冲压缩 比，艮口 D = t/t0
因为％ =1/B ,所以，上式可写成
D = tB
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-带宽积表示。大时宽带宽矩形脉冲信号的复包络表达式可以写成：
、'Aej0(,],-T/2<t<T/2
u(t)= <
[ 0,其他
匹配滤波器输出端的信噪比为：
(S/N\=E/N0
其中信号能量为：
e=-a2t
2
这种体制的信号具有以下几个显著的特点：
在峰值功率受限的条件下，提高了发射机的平均功率尸心，增强了发射 信号的能量，因此扩大了探测距离。
在接收机中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 射信号变成窄脉冲，因此保持了良好的距离分辨力。
有利于提高系统的抗干扰能力。
当然，采用大时宽带宽信号也会带来一些缺点，这主要有：
最小作用距离受脉冲宽度了的限制。
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。
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1 dB〜3 dB的信噪比损失。
存在一定的距离和速度测定模糊。适当选择信号参数和形式可以减小模 糊。但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。
线性调频脉冲信号
线性调频脉冲压缩体制的发射信号，其频谱在脉冲宽度内按线性规律变化， 即用对载频进行调制的方法展宽发射信号的频谱，使其相位具有色散。同时，在 《受限情况下为了充分利用发射机的功率，往往采用矩形宽脉冲包络，线性调 频脉冲信号的复数表达式可写成：
s(t) = u(t)eioy = Arect(—)e^ "
上式中u(t)为信号复包络:
= Arect(—)ej 2
T
2兀W
若令B为频率变化范围，则B = ^f = f2-fi9而〃=-厂=一厂为调制斜率。
若信号的载波中心角频率为气=2兀»,则线性调频信号的角频率变化规律为:
T
(D = %- "t I t l< —
因而信号的瞬时相位:
（I）Q） = ^a）dt = j（ty + jut）dt = a）0t + ^jut2 +C
如下图所示，图（a）为线性调频脉冲信号的波形;图（b）为信号的包络幅度为 A,图（c）为载频的调制特性，在了内由低频端至高频端互按线性规律变 化。
(a)
(b)
线性调频信号波形、包络及频率变化图
脉冲压缩雷达
脉冲压缩雷达通过发射宽脉冲以提高发射信号的平均功率，保证足够的最大 作用距离，而在接收时则采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲，以提高距离分辨力， 从而较好地解决了作用距离和分辨能力之间的矛盾。给定雷达系统的距离分辨力 为：
^,.=—
2B
其中，C为光速，B = W为发射波形带宽。
对于简单的脉冲雷达，B = W ='〔T , T为发射脉冲宽度，则有
而在脉冲压缩系统中，发射波形往往在相位上或频率上进行调制，接收时将 回波信号加以压缩，使其等效带宽B满足B = W 1/To令脉冲压缩后的有效
脉冲宽度i = l/B,则
「 2
由此可见，脉冲压缩雷达可用宽度T的发射脉冲来获得相当于发射脉冲有 效宽度为了的简单脉冲系统的距离分辨力。则脉冲压缩比（发射脉冲宽度T跟系统 有效脉冲宽度了的比值）为
T D = -
T
又因为丁 = 1/3,贝V
D = TB
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。
实现脉冲压缩的条件如下：
（1） 发射脉冲的脉冲宽度与有效频谱宽度的乘积远大于1。
（2） 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 共扼匹配”，即相位色散绝对值相同而符号相反，以消除输入回波