《雷达原理与系统教学课件(共8章)第4章-雷达信号波形与脉压-part1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《雷达原理与系统教学课件(共8章)第4章-雷达信号波形与脉压-part1（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第4 4章章 雷达信号波形与脉冲压缩雷达信号波形与脉冲压缩雷达信号处理重点实验室雷达信号处理重点实验室陈伯孝陈伯孝陈伯孝陈伯孝雷达原理与系统雷达原理与系统2雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-88202320本章教学目的本章教学目的：p熟悉雷达信号的数学表示及其分类熟悉雷达信号的数学表示及其分类p了解模糊函数的相关概念以及雷达分辨理论了解模糊函数的相关概念以及雷达分辨理论p重点掌握常用雷达信号波形、特征及其脉压处理重点掌握常用雷达信号波形、特征及其脉压处理 线性调频脉冲信号线性调频脉冲信号 二相编码信号二相编码信号 步进频脉冲信号步进频脉冲信号 调频连续波信号调频连续波信号p了解距
2、离模糊和多普勒模糊、解模糊了解距离模糊和多普勒模糊、解模糊3雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-88202320本章教学内容本章教学内容：p4.1雷达信号的数学表示与分类雷达信号的数学表示与分类p4.2模糊函数与雷达分辨率模糊函数与雷达分辨率p4.3线性调频脉冲信号及其脉压处理线性调频脉冲信号及其脉压处理p4.4相位编码脉冲信号及其脉压处理相位编码脉冲信号及其脉压处理p4.5步进频率脉冲信号及其综合处理步进频率脉冲信号及其综合处理p4.6距离与多普勒模糊距离与多普勒模糊p4.7调频连续波信号及其拉伸处理调频连续波信号及其拉伸处理4雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-882023
3、20信号可以用时间的实函数信号可以用时间的实函数s(t)表示，称为表示，称为实信号实信号。对于能量信号，对于能量信号，能量谱密度能量谱密度（ESD）函数定义为：）函数定义为：对于功率信号，对于功率信号，功率谱密度功率谱密度（PSD）函数定义为：）函数定义为：:信号信号s(t)的自相关函数。的自相关函数。能量信号能量信号功率信号功率信号能量有限的信号能量有限的信号能量无限但功率有限的信号能量无限但功率有限的信号4.1 雷达信号的数学表示与分类雷达信号的数学表示与分类5雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-882023204.1.1：信号的数学表示信号的数学表示 按照信号的频率组成，可将信号
4、划分为按照信号的频率组成，可将信号划分为低通（低通（LowPass）信号和信号和带通（带通（BandPass）信号。信号。一个实带通信号可表示为一个实带通信号可表示为为信号的幅度调制或包络，为信号的幅度调制或包络，为相位调制项，为相位调制项，为载频。为载频。信号信号的频率调制函数的频率调制函数和瞬时频率和瞬时频率分别为分别为6雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-882023204.1.1：信号的数学表示信号的数学表示常用的复信号表示，即实信号的复数表示有两种：常用的复信号表示，即实信号的复数表示有两种：希尔伯特（希尔伯特（Hilbert）变换表示法）变换表示法和和指数表示法指数表示法。
5、（1）希尔伯特（）希尔伯特（Hilbert）变换表示法）变换表示法 一般地，复信号可表示为一般地，复信号可表示为:若实信号若实信号x(t)S(f)（傅里叶变换），（傅里叶变换），其复解析信号为其复解析信号为:sa(t)U(f)为频域的阶跃函数。利用傅里叶变换的性质可得为频域的阶跃函数。利用傅里叶变换的性质可得:7雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-882023204.1.1：信号的数学表示信号的数学表示为为的的Hilbert变换式。变换式。实信号的能量实信号的能量复解析信号的能量复解析信号的能量（2）指数表示法）指数表示法 实信号用指数形式的复信号实部表示为：实信号用指数形式的复信号实
6、部表示为：:实信号的复指数形式，实信号的复指数形式，:复信号的复包络。复信号的复包络。8雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-882023204.1.1：信号的数学表示信号的数学表示窄带实信号、复信号和复包络之间的关系归纳如下表窄带实信号、复信号和复包络之间的关系归纳如下表：信号信号时域表示时域表示频谱频谱频谱频谱特征特征能量能量实信号实信号对称谱对称谱E复信号复信号单边谱单边谱Es=2E复包络复包络单边谱单边谱Eu=2E窄带实信号、复信号和复包络间的能量关系为：窄带实信号、复信号和复包络间的能量关系为：为了分析方便，通常对信号能量进行归一化，即令：为了分析方便，通常对信号能量进行归一化
7、，即令：9雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-882023204.1.1：信号的数学表示：信号的数学表示窄带实信号窄带实信号x(t)的频谱的频谱|X(f)|，其对应的复解析信号的频谱，其对应的复解析信号的频谱|Sa(f)|和信号复包络频谱和信号复包络频谱|U(f)|之间的关系如下图所示。之间的关系如下图所示。图图4.1窄带实信号、复解析信号及复包络频谱的关系窄带实信号、复解析信号及复包络频谱的关系10雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-882023204.1.2：雷达信号的分类：雷达信号的分类雷达信号形式多种多样，按照不同的分类原则有不同的雷达信号形式多种多样，按照不同的分类原
8、则有不同的分类方法，如按照雷达体制、调制方式、模糊图等进行分类。分类方法，如按照雷达体制、调制方式、模糊图等进行分类。按照按照雷达体制雷达体制分类，雷达信号划分为分类，雷达信号划分为脉冲信号脉冲信号和和连续波连续波信号信号。脉冲脉冲信号信号单载频的普通单载频的普通脉冲信号脉冲信号 脉内、脉间或脉组间脉内、脉间或脉组间编码（相位、频率编码）编码（相位、频率编码）脉冲信号脉冲信号 相参脉冲串（均匀脉冲相参脉冲串（均匀脉冲串、参差脉冲串）信号串、参差脉冲串）信号 连续波连续波信号信号单频连续波单频连续波多频连续波多频连续波间歇式连续波间歇式连续波线性或非线性调线性或非线性调频连续波频连续波 二相编码
9、连续波二相编码连续波 11雷达信号处理重点实验室 陈伯孝陈伯孝029-882023204.1.2：雷达信号的分类：雷达信号的分类按照按照调制方式调制方式分类：分类：雷雷达达信信号号分分类类脉冲信号脉冲信号连续波信号连续波信号普通脉冲信号普通脉冲信号普通连续波信号普通连续波信号脉冲调频信号脉冲调频信号脉冲编码信号脉冲编码信号脉冲串信号脉冲串信号多频连续波多频连续波调频连续波调频连续波线性调频信号线性调频信号非线性调频信号非线性调频信号频率编码频率编码调相编码调相编码相位编码相位编码均匀脉冲串信号均匀脉冲串信号参差脉冲串信号参差脉冲串信号加权脉冲串信号加权脉冲串信号频率编码脉冲串信号频率编码脉冲串
10、信号重复周期参差脉重复周期参差脉冲串信号冲串信号阶梯式阶梯式随机式随机式二相制二相制多相制多相制准连续波信号准连续波信号调频中断连续波（调频中断连续波（LMICW）三种典型雷达信号三种典型雷达信号的的调制波形调制波形信号种类信号种类信信号号特特点点适用场合适用场合简单脉冲信简单脉冲信号号载频、重复频率和脉冲宽度不变载频、重复频率和脉冲宽度不变早期雷达常用信号早期雷达常用信号双脉冲信号双脉冲信号在在每每个个PRI内内有有两两个个相相邻邻脉脉冲冲(载载频频和和/或或调调制制方方式式不不同同)用于抗回答式干扰信号用于抗回答式干扰信号两路信号两路信号具具有有一一定定相相关关性性的的两两路路不不同同PR
11、I的的脉脉冲冲同同时时发发射射，两两路信号的频率可以相同也可从不相同。路信号的频率可以相同也可从不相同。用于反侦察及抗干扰信号用于反侦察及抗干扰信号脉冲压缩信脉冲压缩信号号具具有有较较大大的的时时宽宽带带宽宽积积，包包括括线线性性和和非非线线性性调调频频信信号号、二（多）相编码信号、频率编码信号等二（多）相编码信号、频率编码信号等用用于于远远程程预预警警雷雷达达和和高高分分辨辨率雷达率雷达脉冲编码信脉冲编码信号号多为脉冲串形式，采用脉冲位置和脉冲幅度编码多为脉冲串形式，采用脉冲位置和脉冲幅度编码用用于于航航管管、敌敌我我识识别别和和指指令令系统等系统等相参脉冲串相参脉冲串信号信号在在每每个个C
12、PI内内发发射射多多个个脉脉冲冲，包包括括均均匀匀脉脉冲冲串串（“等等T”）、非均匀脉冲串（）、非均匀脉冲串（“变变T”）和频率编码脉冲串）和频率编码脉冲串近近程程补补盲盲或或与与脉脉压压信信号号组组合合使用，用于中远程预警雷达使用，用于中远程预警雷达频率捷变信频率捷变信号号载频在脉内、脉间、脉组之间快速变化载频在脉内、脉间、脉组之间快速变化频率捷变用于雷达抗干扰频率捷变用于雷达抗干扰频率分集信频率分集信号号同时或接近同时发射具有两个以上载频的信号同时或接近同时发射具有两个以上载频的信号多多频频率率用用于于雷雷达达抗抗干干扰扰、MIMO雷达等雷达等PRI捷变信号捷变信号PRI（脉脉冲冲间间或或
13、脉脉冲冲组组间间）快快速速变变化化，包包括括PRI参参差差、PRI滑变、滑变、PRI抖动等多种形式抖动等多种形式用用于于动动目目标标显显示示、脉脉冲冲多多普普勒和仰角扫描等雷达勒和仰角扫描等雷达极化捷变信极化捷变信号号发发射射电电磁磁波波的的极极化化方方式式在在脉脉内内、脉脉间间、脉脉组组之之间间快快速速变化变化用用于于雷雷达达抗抗干干扰扰的的极极化化方方式式快速变化的信号快速变化的信号连续波信号连续波信号波波形形在在时时间间上上连连续续，包包括括单单频频连连续续波波、多多频频连连续续波波、调频连续波、二相编码连续波等调频连续波、二相编码连续波等可可用用于于目目标标速速度度的的测测量量、汽汽车
14、雷达和防撞雷达等车雷达和防撞雷达等144.1.2：雷达信号的分类：雷达信号的分类按照按照模糊函数模糊函数形式划分形式划分类类型型A类类B1类类B2类类C类类时宽带宽乘积时宽带宽乘积(TB)1111模糊函数模糊函数正刀刃型正刀刃型图钉型图钉型剪切刀刃型剪切刀刃型钉床型钉床型信号形式信号形式单个恒载频单个恒载频信号信号非线性调频信号；伪随非线性调频信号；伪随机相位编码脉冲信号；机相位编码脉冲信号；频率编码脉冲信号；伪频率编码脉冲信号；伪随机相位、频率、间隔随机相位、频率、间隔参差脉冲信号参差脉冲信号线性调频信号；阶线性调频信号；阶梯调频脉冲信号；梯调频脉冲信号；Frank多相编码信号；多相编码信号
15、；脉间线性频移的相脉间线性频移的相参脉冲串信号参脉冲串信号均匀间距的相参均匀间距的相参脉冲串信号脉冲串信号名义分辨单元名义分辨单元11/(TB)11/(TB)模糊模糊无无无无距离多普勒模糊距离多普勒模糊尖尖峰峰旁瓣旁瓣低低高高低低低低信号的特点信号的特点不能同时提供距不能同时提供距离和速度两个参离和速度两个参量的高分辨率，量的高分辨率，不能同时保证大不能同时保证大的信号能量和良的信号能量和良好的距离分辨率。好的距离分辨率。优点是能够同时提供高的优点是能够同时提供高的距离速度分辨率和测量精距离速度分辨率和测量精度。缺点是在强杂波分布度。缺点是在强杂波分布和截面积相差很大的目标和截面积相差很大的目
16、标环境下，基底旁瓣干扰严环境下，基底旁瓣干扰严重，且重，且多普勒失谐多普勒失谐时，不时，不再出现脉冲压缩现象。再出现脉冲压缩现象。多普勒失谐不大于信号多普勒失谐不大于信号带宽时，滤波器仍能起带宽时，滤波器仍能起脉冲压缩作用，只是输脉冲压缩作用，只是输出的压缩波形出的压缩波形主峰时延主峰时延与多普勒频率成正比与多普勒频率成正比。在中心主峰周围有在中心主峰周围有最大的清晰区面积，最大的清晰区面积，消除了消除了B1类信号的类信号的基底旁瓣干扰，但基底旁瓣干扰，但出现了严重的测量出现了严重的测量模糊和尖峰干扰。模糊和尖峰干扰。15Ambiguity(模糊模糊)Resolution(分辨力分辨力)不可分辨不可分辨可分性可分性分辨：分辨：Range分辨分辨Azimuth分辨分辨高度高度分辨分辨速度（多普勒）分辨速度（多普勒）分辨4.2 模糊函数与雷达分辨率模糊函数与雷达分辨率假设在一个波束宽度内有两个目标：目标假设在一个波束宽度内有两个目标：目标1和和目标目标2。两个目标的距离差异对应的。两个目标的距离差异对应的时延差时延差为为，速度差异对应的，速度差异对应的多普勒频率差多普勒频率差为为fd。若其
