脉冲压缩技术机理

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1、脉冲压缩技术机理脉冲压缩技术机理雷达系统工程与应用雷达系统工程与应用课程讲义课程讲义1111北京大学遥感与北京大学遥感与GISGIS所所张雪虎张雪虎 副教授副教授2005-06-022005-06-02概述概述n n脉冲压缩的由来与目的n n脉冲压缩的基本机理n n脉冲压缩与模糊函数n n扩频通讯及其应用n n总结信噪比信噪比SNR与雷达径向分辨率与雷达径向分辨率简单脉冲雷达中简单脉冲雷达中信噪比与径向分辨率的矛盾信噪比与径向分辨率的矛盾n nSNR与系统的带宽成反比n n径向分辨率与脉冲宽度成反比（即脉冲越窄，分辨率越高）n n窄脉冲，分辨率高，信噪比低n n宽脉冲，信噪比高，分辨率低那能不

2、能使用长脉冲来达到高径向分辨率呢？那能不能使用长脉冲来达到高径向分辨率呢？矛盾脉冲累计算法提高信噪比脉冲累计算法提高信噪比123ki=1, 2, 3, k基本固定随机变化单个脉冲累计脉冲K次的同步脉冲累计可以把信噪比增强K倍问题问题n n为什么脉冲累计算法可以增强信噪比？因为用于观测的时间增加了K倍 用于观测的能量增加了K倍脉冲压缩算法提高信噪比脉冲压缩算法提高信噪比123k不连续发射连续发射如何区分不同时间段的回波？即如何对不同窄脉冲编号？可以采用“频率编号”或“相位编号”“频率编号频率编号”强度f1f2频率变化时域视图“相位编号相位编号”1-10强度相位，如00 ，11801 0 1 1

3、0 1 0 0 1 1 0 1脉冲压缩（脉冲累计）脉冲压缩（脉冲累计）1 2 3 4 5 6 7 8 9K脉冲压缩K倍强度，K倍SNR（相对于单个窄脉冲）宽脉冲窄脉冲径向分辨率径向分辨率1 2 3 4 5 6 7 8 9K1 2 3 4 5 6 7 8 9K目标1目标2发射脉冲宽度T压缩脉冲宽度t径向分辨率与t有关，与T无关压缩无法分辨可以分辨时间带宽积时间带宽积n nKT/t=BT，压缩比n nK或BT为脉冲压缩算法的（SNR）增益n nB为实际带宽n nT为实际脉冲宽度n n一般BT1n n简单脉冲雷达情况BT1脉冲压缩的实现脉冲压缩的实现n n传统采用SAW（表面声波）器件产生调频信号和

4、压缩信号（时延电路）。n n也可以采用数字电路进行相位调制和压缩（相关器Correlator）。n n详细介绍参见Skolnik等参考书。脉冲压缩与扩频通讯脉冲压缩与扩频通讯n n脉冲压缩Pulse Compressionn n扩频技术Spread Spectrumn n同一种技术在不同领域的两种叫法为什么叫扩频通讯？为什么叫扩频通讯？扩频通讯系统的实现扩频通讯系统的实现抗干扰抗干扰提高信噪比提高信噪比扩频通讯的应用扩频通讯的应用n n无线局域网802.11n n全球导航卫星系统GPS，Galileon n移动通讯CDMA，W-CDMA全球卫星导航全球卫星导航GNSSGPS/EGNOSGPS/

5、EGNOS系统工作过程系统工作过程2Mhz CDMA2Mhz CDMA 1575.421575.42MHz MHz SpreadedSpreaded with C/A with C/A code and code and NavNav Data DataXi,Yi,ZidTrcvrdTsvdTionodTtropdTrelavRnoisePsriADRi2 SVs, 3SVsGeoMagHeight SeparDOPsINS combimeFilteringPVTTimePsrADRNavData相关器相关器X1,Y1,Z1X2,Y2,Z2X3,Y3,Z3X4,Y4,Z4X5,Y5,Z5Xg,

6、 Yg, ZgGEO C/A, Nav Data, Corrections, IntegrityCLKSGN MAG信号变频信号变频数字采样数字采样PRN1, Doppler1PRN2, Doppler2PRN3, Doppler3PRN4, Doppler4PRN5, Doppler5PRN6, Doppler6PRN7, Doppler7PRN8, Doppler8PRN9, Doppler9PRN10, Doppler10Xr, Yr, Zr, dTrcvr(unknown)R1R2R3R4R5RgIonosphereTropospherePositionVelocityTimeGEO

7、dataR1=(X1-XR)*(X1-XR) + (Y1-YR)*(Y1-YR) + (Z1-ZR)*(Z1-ZR) 1/2 + dTrcvr*CR2 = (X2-XR)*(X2-XR) + (Y2-YR)*(Y2-YR) + (Z2-ZR)*(Z2-ZR) 1/2 + dTrcvr*CR3 = (X3-XR)*(X3-XR) + (Y3-YR)*(Y3-YR) + (Z3-ZR)*(Z3-ZR) 1/2 + dTrcvr*CR4 = (X4-XR)*(X4-XR) + (Y4-YR)*(Y4-YR) + (Z4-ZR)*(Z4-ZR) 1/2 + dTrcvr*C解算软件解算软件北京东方联星

8、，版权所有北京东方联星，版权所有PRN10, Doppler11PRN10, Doppler12Psri = Ri + dTsv *C + Tiono*C +Ttrop*C + Trelav*C + Rnoise + dTrcvr*CCDMAC/A、P(Y)、50bps数据调制正弦信号数据调制正弦信号RelativisticC/A 1ms, 1023chips,300m/chipP(Y) 1week, 10230chips, 30m/chipSearchTrackingC/N0DLLPLLPsr ADRNavDateEGNOS基带软件基带软件总结总结n n脉冲压缩技术是打破BT1限制的一种方法。可以在不牺牲SNR的情况下，提高雷达的径向分辨率（也可以说是在不牺牲分辨率的情况下，提高SNR）。n n脉冲压缩技术在通讯领域叫做扩频技术，其目的包括n n增强信噪比（增强信噪比（GPSGPS）n n增强抗干扰性增强抗干扰性n n频率复用（码分多址）等频率复用（码分多址）等