线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析
线性调频脉冲压缩技术是一种常用于雷达系统中的信号处理技术，能够提高雷达系统
的距离分辨率和探测性能。下面将对线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用进行分
析。
线性调频脉冲压缩技术通过对发射脉冲信号进行调频，然后对接收到的回波信号进行
相关运算，实现距离域的压缩，并提高距离分辨率。具体来说，首先发送的是带有一定宽
度的长脉冲信号，然后接收到的回波信号与发射信号进行相关运算，可以得到一系列狭窄
的脉冲，从而提高了距离分辨率。
线性调频脉冲压缩技术在陆地雷达系统中的地形识别具有重要意义。线性调频脉冲压
缩技术可以将回波信号中具有不同多普勒频移的信息提取出来，从而对地面目标进行辨别
和识别。通过识别地形特征，地面雷达系统可以区分出不同的地物目标，如建筑物、树木、地面等。这对于军事和民用领域都具有重要的意义，能够为作战决策、资源利用等提供实时、准确的信息。
线性调频脉冲压缩技术还可以应用于航空雷达系统中的飞行目标探测和识别。由于飞
行目标在天空中快速移动，其多普勒频移会引起回波信号的频偏。利用线性调频脉冲压缩
技术，可以对回波信号进行多普勒频谱分析，提高飞行目标的探测灵敏度和识别精度。这
对于航空领域的雷达导航、飞行监控等具有重要意义。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中具有广泛的应用前景。无论是空天海陆等各种环
境的雷达系统，都可以采用线性调频脉冲压缩技术来提高目标探测和识别能力，从而更好
地满足各种应用需求。
雷达脉冲压缩算法研究 雷达脉冲压缩算法是一种通过对短脉冲信号进行加窗和相关运算，从而实现高 分辨率雷达成像的算法。这种算法在目标探测、识别以及跟踪等领域中有着广泛的应用。在本文中，我们将深入地探讨雷达脉冲压缩算法的基本原理、发展历史以及未来的研究方向。 一、基本原理 脉冲雷达技术中，发射的信号被目标反射后接收到信号会被传回雷达接收机。 然而，目标信号在传输过程中会遭受多径效应的干扰，这导致接收到的信号在时间域上发生扩展，时间分辨率会降低。为了解决这个问题，雷达脉冲压缩技术应运而生。 雷达脉冲压缩算法主要基于短脉冲信号的性质，即其具有宽带性和瞬时功率很大。算法的基本步骤为：先对短脉冲信号进行加窗，使其具有良好的频谱特性；然后进行相关运算，使反射信号会在一段极短的时间内被压缩，从而提高时间分辨率。 加窗操作的目的是消除反射信号的频率偏移，使其具有宽带性。常用的窗函数 有海明窗、布莱克曼窗、汉宁窗等。这些窗函数在保留谱线的同时，在频域上也可以压缩主瓣宽度。 相关运算的基本原理是将原始信号与一个匹配滤波器进行卷积，从而使信号被 在一小段时间内压缩。匹配滤波器通常是原始信号的逆时域复共轭，其功率频谱密度与信号的功率频谱密度接近，但是带宽更宽。 二、历史发展 雷达脉冲压缩算法的诞生最早可以追溯到20世纪50年代初。当时，人们意识 到脉冲雷达系统的时间分辨率受到多径效应的限制，无法满足目标识别和跟踪的需
求。为解决这个问题，一些科学家开始研究如何对反射信号进行压缩，并尝试应用于实际应用中。 在此后的数十年中，雷达脉冲压缩算法经历了一个逐步发展的过程。20世纪 70年代末，复合式高分辨雷达（SAR）系统的出现使得脉冲压缩技术得到了广泛 的应用。90年代初，人们开始对逆问题进行研究，从而进一步提高了脉冲压缩算 法的效率和精度。 三、未来研究方向 在当今的信息技术快速发展的时代，雷达脉冲压缩算法如何更好地适应未来的 发展成为了一个重要的问题。未来研究方向主要包括以下三个方面： 1. 面向多异步输入的实时压缩算法。现实生活中，雷达系统受到多种干扰，如 多径效应、杂波噪声等。因此，如何将多个异步输入的信号进行协同处理以去除这些干扰，仍然是一个难题。研究人员正在探索使用深度神经网络等技术，从而实现实时算法的可行性。 2. 面向非线性问题的低复杂度压缩算法。目前的脉冲压缩算法都是基于线性变 换的，对于非线性问题的解决还不够成熟。此外，现有的算法需要非常复杂的计算，如何寻求低复杂度的算法仍然需要进一步研究。 3. 面向计算机提高算法效率的研究。雷达脉冲压缩算法需要在计算机上进行非 常复杂的运算，如果能够更好地利用计算机的性能，会进一步提高算法的效率。此外，如何将现有的算法和计算机的优势相融合，还会带来更多的技术创新。 结论： 雷达脉冲压缩算法的发展历程和未来方向都需要从各个角度展开深入研究。无 论是理论研究还是应用方面，脉冲压缩算法都将会发挥更加重要且广泛的作用。随着信息技术的不断进步，我们有理由相信，在不远的未来，雷达脉冲压缩算法必将在更广泛的领域得到应用，并成为信息技术新的重要驱动力。
线性调频（LFM ）脉冲压缩雷达仿真 一． 雷达工作原理 雷达是Radar （RAdio Detection And Ranging ）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。雷达的应用越来越广泛。 图1.1：简单脉冲雷达系统框图 雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Waveform ），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。 假设理想点目标与雷达的相对距离为R ，为了探测这个目标，雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播，经过时间R C 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成： ()R s t C - 。电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()R s t C σ⋅-，其中σ为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称RCS ） ，反映目标对电磁波的散射能力。再经过时间R C 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)R s t C σ⋅-。 如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图1.2的等效，而且这是一个LTI （线性时不变）系统。 图1.2：雷达等效于LTI 系统 等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1 ()()M i i i h t t σδτ== -∑ (1.1)
雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 一、 设计目的和意义 掌握雷达测距的工作原理，掌握匹配滤波器的工作原理及其白噪声背景下的匹配滤波的设计，线性调频信号是大时宽频宽积信号；其突出特点是匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感以及更好的低截获概率特性。LFM 信号在脉冲压缩体制雷达中广泛应用；利用线性调频信号具有大带宽、长脉冲的特点，宽脉冲发射已提高发射的平均功率保证足够的作用距离；而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲已提高距离分辨率，较好的解决了雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾；。而利用脉冲压缩技术除了可以改善雷达系统的分辨力和检测能力，还增强了抗干扰能力、灵活性，能满足雷达多功能、多模式的需要。 二、 设计原理 1、匹配滤波器原理： 在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为)(t x ： )()()(t n t s t x += 其中：)(t s 为确知信号，)(t n 为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为2/No 。 设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ，其频率响应为)(ωH ，其输出响应： )()()(t n t s t y o o += 输入信号能量： ∞<=?∞ ∞-dt t s s E )()(2 输入、输出信号频谱函数： dt e t s S t j ?∞ ∞--=ωω)()( )()()(ωωωS H S o = ωωωπωω d e S H t s t j o ?∞-=)()(21)( 输出噪声的平均功率： ωωωπωωπd P H d P t n E n n o o ??∞∞ -∞∞-==)()(21)(21)]([22
脉冲压缩及相参积累在激光雷达中的应用 激光雷达是一种高精度、高分辨率的遥感技术，已被广泛应用于 航空、地面、水下等领域。它利用激光发射器向目标发射脉冲，然后 接收反射回来的脉冲信号，从而测量目标的距离、速度、方向等信息。而脉冲压缩及相参积累技术作为激光雷达的核心技术之一，能够显著 提高雷达的探测性能。 脉冲压缩技术是一种将长脉冲信号通过某种方式变为短脉冲信号 的技术。通常，激光雷达发射的脉冲信号长度较长，传输过程中会因 为传播时间不同而发生信号展宽，导致测量精度降低。而脉冲压缩技 术则能够将信号宽度变窄，从而提高测量精度。目前，常用的脉冲压 缩技术有多普勒滤波、线性调制等。 相参积累技术是一种把多个连续的脉冲信号拼接在一起，从而增 强信号功率的技术。通常，在激光雷达测量远距离目标时，由于反射 信号功率较低，需要大量的脉冲信号进行累积，才能获得足够的信号 强度。而相参积累技术可以把多个连续的脉冲信号按照一定的相位关 系相加，从而获得比单个脉冲信号更强的信号功率。 在实际应用中，脉冲压缩及相参积累技术已经被广泛应用于航空 激光雷达、地面激光雷达、水下激光雷达等领域，并取得了显著的效果。例如，航空激光雷达可以利用脉冲压缩技术提高测量距离精度， 从而实现高精度数字地形模型的制作；地面激光雷达可以利用相参积 累技术进行高精度植被测量，从而为林业、环保等领域提供支持；水 下激光雷达可以利用脉冲压缩及相参积累技术进行深海物探，从而为 海洋开发提供技术支持。 总之，脉冲压缩及相参积累技术是激光雷达技术中的重要组成部分，能够大幅提高雷达的探测性能，扩展其应用领域，具有广阔的发 展前景。
脉冲压缩技术及其在气象雷达中的应用 【摘要】介绍了脉冲压缩技术的原理及实现方法，重点阐述了线性调频、非线性调频以及相位编码三种典型脉冲压缩技术的特点。分析了脉冲压缩技术应用于气象雷达中的优势及存在的主要问题，对脉冲压缩技术应用于气象雷达具有指导意义。 【关键词】脉冲压缩气象雷达 1 引言 现代技术的发展对雷达的作用距离、分辨力和测速精度等性能指标提出了越来越高的要求，雷达系统的检测能力与雷达发射的平均功率成正比，在峰值功率受器件载荷限制的情况下，提高平均功率一般通过增加发射脉冲宽度来实现。另一方面，要提高雷达系统的距离分辨力，又要求发射脉冲尽量窄。所以对峰值发射功率一定的简单脉冲雷达来说，提高雷达系统的探测能力和距离分辨力是一对矛盾，为了在低峰值功率的条件下处理这一问题，通常的解决办法是通过对载频进行调制，增加发射波形的带宽来获得大时宽带宽积信号，从而使雷达系统发射宽度相对较宽而峰值功率较低的脉冲，并在接收处理过程中对回波波形实施压缩，这一过程称为脉冲压缩。 脉冲压缩保持了窄脉冲的高距离分辨力，又能获得宽脉冲雷达系统的强探测能力。发射宽脉冲能更有效的利用雷达所具有的平均功率，避免了产生高峰值功率信号。雷达可以在不需要增加脉冲重复频率的情况下提高平均功率，从而减少雷达的距离模糊；此外，脉冲压缩雷达较少受和发射编码信号不同的干扰信号影响。 2 脉冲压缩技术的基本原理 2.1 距离分辨力 典型脉冲雷达的距离分辨力由下式确定[1] 其中，为系统经过脉冲压缩后的有效脉冲宽度。由此可知，对于脉冲压缩雷达，可以通过发射经调制的脉宽为的脉冲，来获得发射脉宽为的普通脉冲雷达所达到的距离分辨力，而。 对脉冲压缩雷达来说，实际发射脉冲宽度T与有效脉冲宽度的比值称为脉冲压缩比（CR，Compression Ratio）。 2.2 匹配滤波器 其中为信号，为平稳白噪声，信号的频谱为，当滤波器的频率响应为，此时
脉冲压缩流程 介绍 脉冲压缩是一种用于雷达信号处理的技术，通过压缩雷达接收到的宽带脉冲信号，提供更高的距离和速度分辨率。本文将详细探讨脉冲压缩的流程和相关算法。 脉冲压缩概述 脉冲压缩的目标是提高雷达的分辨能力。传统雷达系统中，脉冲信号会由天线接收并转换成电信号，然后经过一系列的信号处理流程得到目标的距离和速度信息。然而，由于脉冲信号带宽有限，传统的雷达系统在分辨远距离目标和高速目标时存在一定的困难。脉冲压缩技术通过增加信号的带宽，有效地提高了雷达的距离和速度分辨率。 脉冲压缩流程 脉冲压缩的流程可以概括为以下几个步骤： 1. 接收脉冲信号 雷达系统首先通过天线接收到脉冲信号，并将其转换成电信号。接收到的信号包含了目标的回波信号以及杂波等干扰信号。 2. 预处理 在进行脉冲压缩之前，需要对接收到的信号进行预处理。预处理的主要目的是去除背景噪声和杂波，以提高后续处理的效果。常用的预处理方法包括滤波、空域抑制和时域抑制等。 3. 时域压缩 时域压缩是脉冲压缩的核心步骤。在这一步骤中，接收到的信号将通过一种称为压缩滤波器的系统。压缩滤波器的设计基于匹配滤波理论，可以将信号的带宽拉宽，
从而提高雷达的距离分辨率。压缩滤波器的输入是接收到的脉冲信号，输出则是经过压缩的信号。 4. 距离和速度计算 压缩后的信号经过滤波之后，可以通过距离和速度计算算法得到目标的距离和速度信息。距离计算一般基于雷达设备与目标之间的时延，而速度计算则利用了接收到的信号的多普勒频移。 常用的脉冲压缩算法 在脉冲压缩流程中常用的算法有： 1. 匹配滤波算法 匹配滤波算法是最常用的脉冲压缩算法之一。它的核心思想是通过与接收到的信号进行相关运算，使得与目标信号相关性最大化。匹配滤波算法的优点是能够实现最佳的脉冲压缩效果，但其计算复杂度较高。 2. 快速脉冲压缩算法 快速脉冲压缩算法是一种基于快速傅里叶变换（FFT）的近似算法。它通过降低计 算复杂度，实现了较快的脉冲压缩速度。快速脉冲压缩算法常用于实时性要求较高的雷达系统。 3. 线性调频脉冲压缩算法 线性调频脉冲压缩算法是一种非线性压缩算法。它通过对接收到的线性调频信号进行解调和反变换，实现了对输入信号的压缩。线性调频脉冲压缩算法适用于对低功率目标进行高分辨率测量的场景。 总结 脉冲压缩是一种用于雷达信号处理的关键技术，在提高雷达分辨能力方面起到了重要作用。本文详细介绍了脉冲压缩的流程和常用算法，包括接收脉冲信号、预处理、时域压缩和距离速度计算等步骤。各种不同的脉冲压缩算法都有其优缺点，可以根据具体的应用场景选择合适的算法。脉冲压缩技术的不断进步将进一步提升雷达系统的性能和应用范围。
目录 一．匹配滤波器————————————————P2 一．脉冲压缩雷达———————————————P2 三．线性调频脉冲压缩—————————————P3 二．线性调频脉冲信号匹配滤波—————————P5 五．附录———————————————————P8
一．匹配滤波器 匹配滤波器是在白噪声背景中检测信号的最佳线性滤波器，其输出信噪比在某个时刻达到最大。 如果一直输入信号u(t),其频谱为U(ω)，则可以证明匹配滤波器在频率域的特性为 )ex p()()(0* jwt kU H -=ωω 式中，U*(ω)为频谱U(ω)的共轭值；k 为滤波器的增益常数；t 0是使滤波器实际上能够实现所必需的延迟时间，在t 0时刻将有信号的最大输出。 同样可以证明，匹配滤波器在时间域的函数，即其脉冲响应为 )()(h 0* t t ku t -= 式中，u*(t 0-t)为输入信号的镜像，它与输入信号u(t)的波形相同，但从时间t 0开始反转过来。 在对匹配滤波器作理论研究时，延时t 0和增益常数k 可以不予考虑，因此匹配滤波器的上述方程式特性可以简化为 ) ()()()(* * t u t h U H -==ωω 从上式可以看出：匹配滤波器的传输函数是输入信号频谱的复共轭值，匹配滤波器的脉冲响应是输入信号的镜像函数。 还可以进一步证明，匹配滤波器在输出端给出的最大瞬时信噪比为 max 2)(N E N S = 式中，N 0是输入噪声的谱密度，它是匹配滤波器输入端单位频带内的噪声功率；E 是输入信 号能量： ??+∞ ∞ -+∞ ∞ -==dt |u(t)|df |U(f)|E 2 2 二．脉冲压缩雷达 我们知道，雷达的距离分辨力取决于信号带宽。在普通脉冲雷达中，雷达信号的时宽带宽积为一敞亮（约为1），因此不能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。 近年来，从改进雷达体制方面来矿大作用距离和提高距离分辨力方面已有很大进展。这种体制就是脉冲压缩（PC ）雷达体制，它采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，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，因而
探究分段脉冲压缩在雷达信号处理中的 应用 摘要：脉冲压缩技术是雷达信号处理的一项重要技术，是对线性调频信号进 行的处理，其实质是通过对宽带信号进行实时地去噪声和加窗处理，从而实现对 目标信息的获取。在雷达中，采用脉冲压缩技术可以有效提高雷达的距离分辨率 和速度分辨率。本文将以采用分段式脉冲压缩技术可以解决这一问题。 关键词：分段脉冲压缩；雷达信号处理；应用 分段式脉冲压缩技术是通过对线性调频信号进行分段处理来实现距离、速度 信息的获取。这种方法只需简单地改变信号的部分参数就可以实现对距离和速度 信息的获取，不会造成距离、速度模糊问题。虽然分段式脉冲压缩技术也存在着 一定的问题，如采用分段式脉冲压缩技术会使系统复杂度增大，但它是一种有效 提高雷达系统性能的手段。在实际应用中可以根据不同情况对其进行选择。 1.信号处理的基本原理 在雷达信号处理中，一般使用基于傅里叶变换的算法来进行相关信号的处理。傅里叶变换是一种基本的变换方法，也是一种最基本的信号处理方法，其实质是 将信号进行傅里叶分解，得到其频域分布。在频域中，频域分布和时域分布都具 有较大的数值，而这两种分布都是由傅里叶变换而得到的。基于傅里叶变换的信 号处理方法可以简单地理解为对信号进行去噪处理，因为在时域中信号是有限长 序列，且该序列具有周期性。所以，在对信号进行处理时通常要先对其进行傅里 叶变换。根据信号处理中傅里叶变换的应用方式可以将其分为两类：一类是单频 正弦脉冲压缩算法，另一类是双频正弦脉冲压缩算法。在单频正弦脉冲压缩算法中，信号经过傅里叶变换后得到的是离散时间序列的幅度信息，而在双频正弦脉 冲压缩算法中则得到了连续时间序列的幅度信息。在实际应用中通常使用双频正 弦脉冲压缩算法来进行信号处理。
脉冲压缩及相参积累在激光雷达中的应用脉冲压缩技术是激光雷达中常用的技术之一，它可以有效地提高雷达系统的分辨率和探测距离。相参积累技术则是脉冲压缩技术的一种应用，可以进一步提高雷达系统的信噪比和距离分辨率。本文将从理论和实践两个方面介绍脉冲压缩及相参积累在激光雷达中的应用。 一、脉冲压缩技术的原理 脉冲压缩技术是利用信号的频域特性来实现距离分辨率的提高。在激光雷达中，脉冲信号的频谱宽度与脉冲宽度成反比，即脉冲宽度越窄，频谱宽度越宽。因此，如果使用一个宽脉冲来发送信号，可以得到更好的信号穿透能力，但是距离分辨率会受到限制。相反，如果使用一个窄脉冲来发送信号，可以得到更好的距离分辨率，但是信号穿透能力会受到限制。 为了克服这种限制，可以使用脉冲压缩技术来实现信号的压缩。脉冲压缩技术的原理是将发射脉冲与接收脉冲进行卷积，从而实现信号的压缩。具体来说，可以将发射脉冲和接收脉冲分别表示为 $f(t)$和$g(t)$，则它们的卷积为： $$h(t)=int_{-infty}^{infty}f(tau)g(t-tau)dtau$$ 其中，$h(t)$表示接收到的信号。如果发射脉冲和接收脉冲的频谱存在重叠区域，即$f(omega)g(omega) eq 0$，则可以通过傅里叶变换将$h(t)$转换为频域信号 $H(omega)$： $$H(omega)=F[f(tau)g(t-tau)]=F[f(tau)]F[g(t-tau)]$$
其中，$F$表示傅里叶变换。由于$f(t)$和$g(t)$的频谱宽度分别为$Delta f_1$和$Delta f_2$，因此$h(t)$的频谱宽度为$Delta f_1+Delta f_2$。如果$Delta f_1Delta f_2=frac{1}{2pi}$，则可以实现信号的压缩，即$h(t)$的脉冲宽度变窄，距离分辨率得到提高。 二、相参积累技术的原理 相参积累技术是脉冲压缩技术的一种应用，可以进一步提高雷达系统的信噪比和距离分辨率。相参积累技术的原理是将多个接收脉冲进行相位匹配并相加，从而增强信号的能量，减小噪声的影响。 具体来说，假设接收到的信号为$h(t)$，其中包含了目标反射的信号和噪声。可以将$h(t)$表示为： $$h(t)=s(t)+n(t)$$ 其中，$s(t)$表示目标反射的信号，$n(t)$表示噪声。假设目标反射的信号在$t=0$时刻到达接收器，接收到的信号在$t=t_0$时刻开始采集，则可以将$s(t)$表示为： $$s(t)=Adelta(t-t_0)$$ 其中，$A$表示目标反射信号的振幅，$delta(t)$表示单位冲击函数。假设接收器采样间隔为$Delta t$，则可以将$h(t)$离散化表示为： $$h[n]=s[n]+n[n]$$ 其中，$s[n]$和$n[n]$分别表示$s(t)$和$n(t)$在第$n$个采样点的值。如果将多个接收脉冲进行相位匹配并相加，则可以得到相参积累信号：
脉冲压缩技术在空管一次雷达中的应用 摘要：近些年随着科学技术的快速发展，航天飞行器进入到快速更新换代时期，不管是在军事还是民用上，各式各样的航天飞行器材不断被研发出来。这就 给我国军事安全领域提出了巨大的挑战，如何有效的更新雷达探测技术成为了迫 在眉睫的问题。原有的常规雷达技术不能兼顾探测距离和探测精度，在军事应用 领域受到了诸多局限。雷达脉冲压缩技术的出现对于解决让雷达同时提升探测精 度和扩大雷达探测距离的问题成为可能，为我国军事安全领域做出了巨大的贡献，接下来我就介绍其作用原理以及广泛应用。 关键词：脉冲压缩技术；空管一次雷达；应用 前言 随着雷达技术的迅猛发展，对雷达的作用距离、分辨率、测量精度等提出了 更高的要求，结合信号与系统原理可知，雷达的最大作用距离与距离分辨率是一 对此消彼长的矛盾体，而雷达脉冲压缩技术有效解决了这一问题。 1雷达脉冲压缩技术原理 按雷达信号处理理论，在保证一定信噪比并实现最佳处理的前提下，测距精 度和距离分辨率主要取决于信号的频率结构，它要求信号具有大的信号带宽；而 测速精度和速度分辨率主要取决于信号的时间结构，它要求信号具有大的时宽。 大时宽不仅保证了速度分辨率，更重要的也是提高探测距离的手段；大带宽则是 提高距离分辨率的前提。而普通的单载频脉冲信号的时宽带宽积近似为1，也就 是说大的时宽和大的带宽不可能同时兼得，测距精度和距离分辨率同作用距离以 及测速精度和速度分辨率之间存在着不可调和的矛盾。雷达脉冲压缩技术正是为 解决这一问题而提出的，其工作原理是采用调制宽脉冲发射，以提高发射机的平 均功率，保证雷达的最大作用距离以及测速精度和速度分辨率，接收时利用脉冲 压缩技术，获得窄脉冲，从而提高测距精度和距离分辨率。
脉冲压缩技术研究 脉冲压缩技术的核心思想是通过将脉冲信号与其中一种特定的序列进 行卷积运算，从而实现脉冲的压缩。常见的压缩序列包括线性调频信号（LFM信号）、随机相位码、多普勒码等。其中，线性调频信号是应用最 广泛的一种压缩序列，其特点是频率随时间线性变化。 在雷达应用中，脉冲压缩技术可以提高雷达的距离分辨率和目标探测 性能。传统雷达系统中，脉冲的带宽决定了雷达的距离分辨率，带宽越大，分辨能力越强。然而，由于无线电频谱的有限性，传统雷达系统的带宽受 到限制。而通过脉冲压缩技术，可以实现对大带宽脉冲信号的压缩，从而 提高雷达的距离分辨率。 在通信系统中，脉冲压缩技术可以提高抗多径干扰的能力。多径干扰 是指由于信号在传播过程中遇到多个不同的传播路径引起的信号多次反射 和衍射，导致接收端收到的信号呈现多个不同的传播路径所产生的叠加。 脉冲压缩技术可以通过压缩信号的时延，使得反射回来的多个信号在接收 端得以清晰分辨，从而提高多径干扰的抑制能力。 在激光应用中，脉冲压缩技术可以提高激光的脉冲功率和光谱纯度。 激光器输出的脉冲信号往往具有较大的带宽，而脉冲压缩技术可以通过压 缩脉冲时域宽度，从而提高脉冲功率。同时，由于激光器的输出脉冲信号 往往是非单色的，脉冲压缩技术可以通过压缩脉冲频域宽度，从而提高光 谱纯度，使得激光的频谱更加窄线。 研究脉冲压缩技术的关键问题包括脉冲压缩序列的选择、脉冲压缩算 法的设计和实现等。在脉冲压缩序列的选择上，需要考虑到序列的自相关
性能、对多路径干扰的抑制能力以及对噪声的容忍度。在脉冲压缩算法的设计和实现上，需要考虑到算法的实时性、计算复杂度以及硬件的限制。 总之，脉冲压缩技术是一种重要的信号处理技术，在雷达、通信、激光等领域具有广泛的应用和深远的影响。通过研究脉冲压缩技术，可以提高系统的性能和能力，满足实际应用的需求。
雷达系统导论3 三、脉冲压缩(Pulse Compression) 距离分辨力是指同一方向上两个大小相等点目标之间最小可区分距离，它主要取决于雷达信号波形。对于给定的雷达系统，可达到的距离分辨力为[2]p480： B c R 2=δ 式中c 为光速，B 为发射波形带宽 当采用简单未编码的矩形脉冲(如图1)时，发射信号带宽T B 1≈，其中T 为发射脉冲宽度，因此对于简单的脉冲雷达而言 2cT R =δ 上式表明脉冲越窄，距离分辨力越好。但脉冲宽度越窄，辐射的功率越小，目标回波能量小，目标信杂比低从而影响雷达探测距离。这样为达到一定的平均功率所需的峰值功率很大，而这较难实现。 由雷达信号理论分析结果有：测距精度和距离分辨力主要取决于信号的频率结构，为了提高测距精度和距离分辨力，要求信号具有大的带宽。而测速精度和速度分辨力则取决于信号的时间则取决于信号的时间结构，为了提高侧速精度和速度分辨力，要求信号具有大的时宽。此外，为了提高目标发现能力，要求信号具有大的能量。综合而言，为了提高雷达系统的发现能力，要求雷达信号具有大的时宽、带宽、能量乘积。在系统的发射和馈电设备峰值功率受限制情况下，大的信号能量只能靠加大信号的时宽来得到。由于单载频脉冲信号的时宽和带宽积接近于1，故大的时宽和带宽积不可兼得。因此此信号的距离分辨力、测距精度同速度分辨力、测速精度以及发现能力之间存在着不可调和的矛盾。为解决此矛盾，需要采用时宽、带宽积1>>TB 的脉冲压缩信号[4]p123。 脉冲压缩雷达发射宽的脉冲波，在接收机中对回波信号加以压缩处理以便得到窄的脉冲。脉冲压缩能让雷达系统发射宽度相对较宽而峰值功率低的脉冲，以获得窄脉冲、高峰值功率系统的距离分辨力和探测性能。这是通过对射频载波进行编码以增加发射波形的带宽，然后再对接收回波波形加以压缩后完成的。 在脉冲压缩系统中，发射波形往往在相位或频率上被调制，使得B 1>>。令B 1=τ，则 2τδc R = 式中τ表示系统经脉冲压缩后的有效脉冲压缩宽度。因此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宽度为τ的简单脉冲系统的距离分辨力。发射脉冲宽度T 与系统有效(经压缩的)脉冲宽度的比值便称为脉冲压缩比CR (Compression Ratio)： τT CR = 式中B 1=τ，故TB CR =，即压缩比也等于系统的时间—带宽积。 发射机的峰值功率t P 是指发射脉冲期间射频振荡的平均功率而不是射频正弦振荡的最大瞬时功率。通常脉冲峰值功率是射频正弦振荡的最大瞬时功率的一半。有时我们关心的是雷达发射机的平均功率av P ，它是指脉冲重复周期内发射机功率的平均值。如果发射波形是简单的矩形脉冲列(如图 1)，脉冲宽度为T ，脉冲重复周期为r r f T 1=，则平均功率和峰值功率的关系式可写成[3]p45： r t r t av Tf P T T P P =⋅= T 图1 简单矩形脉冲波形
脉冲压缩技术在雷达信号 处理中的应用 雷达简介 雷达是Radar（RAdio Detection And Ranging）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测 定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。发射电磁 波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射 点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。 它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制， 显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距， 目标角位置，目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷 达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。 通过前段的学习，我们学习了雷达的简史，发射机，接收机，显示器等。对其工作原理有了大致了解。在第二章中我们 学习了雷达的常用信号形式，有简单脉冲，脉冲压缩，连续被 等等。 当雷达发射一个脉冲后一段时间，接收机会接收到回波， 其探测距离为R=CTr/2。Tr为发射脉冲周期，当两个回波脉冲 相接处时将会出现分辩模糊，其距离分辨率为 Ct/2，t为脉冲 宽度。我们发现，t越大则雷达探测距离也越大，此时需要t
越大越好。然而t越大将造成雷达分辨能力的降低，产生矛盾。为了解决这个问题，引入脉冲压缩技术。 脉冲压缩技术 1.问题引出 雷达不仅要对目标位置，速度信息提取，同时要对目标进 行分析和识别，这要求雷达发射的信号具有大的带宽。脉冲压 缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率，这种体制采 用宽脉冲以提高发射的功率，增加雷达的探测距离，接收时采 用脉冲压缩技术获得窄脉冲，以提高分辨率。很好的解决了雷 达作用距离和分辨率之间的矛盾。 2.脉冲压缩技术原理 随着雷达应用的不断扩大，对雷达的作用距离，分辨精度 等的要求相应提高。增大雷达作用距离可以提高其脉宽或峰值 功率，但由于发射管的限制，增大功率往往不容易，于是可以 用增大脉冲宽度的方法。对于恒定载频单脉冲信号，脉宽的增 大意味着带宽的减小，B=1/T。根据距离分辨率的表达式， R=(CT)/2=C/(2B)。 测距精度和距离分辨力对信号形式的要求是一致的，主要取决于信号的频率结构，为了提高测距精度和距离分辨力，要求信号具有大的带宽。而测速精度和速度分辨力则取决于信号的时域结构，为了提高测速精度和速度分辨力，要求信号具有
雷达脉冲压缩 1、雷达工作原理 雷达是Radar （Radio Detection And Ranging ）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能[1]。典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。雷达的应用越来越广泛。 图1.1 简单脉冲雷达系统框图 雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Waveform ），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。 假设理想点目标与雷达的相对距离为R ，为了探测这个目标，雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播，经过时间R C 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成： ()R s t C - 。电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()R s t C σ⋅-，其中σ为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称RCS ），反映目标对 电磁波的散射能力[2]。再经过时间R C 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)R s t C σ⋅-。 如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图1.2的等效，而且这是一个LTI （线性时不变）系统。 图1.2 雷达等效于LTI 系统 等效LTI 系统的冲击响应可写成:
现代雷达信号处理及发展趋势研究 一、现代雷达信号处理技术 1. 脉冲压缩技术 脉冲压缩是一种常用的雷达信号处理技术，其主要目的是在尽可能短的脉冲宽度内实现更好的距离分辨率。脉冲压缩技术可以通过利用线性调频（LFM）脉冲、匹配滤波器等手段来实现，从而提高雷达系统的目标分辨能力。 2. 自适应波束形成（ADF）技术 自适应波束形成技术是一种用于抑制杂波干扰、提高雷达探测性能的信号处理技术。通过对雷达接收到的信号进行自适应加权和波束形成，可以使雷达系统在复杂干扰环境中实现更好的目标检测和信号识别能力。 3. 非合作目标识别（NCTR）技术 非合作目标识别技术是一种用于通过对雷达接收到的信号进行特征提取和目标识别的信号处理技术。通过分析目标的雷达散射特性、运动特性等信息，可以实现对非合作目标的识别和分类，为雷达系统提供更多的目标信息。 4. 多基地雷达合作处理技术 多基地雷达合作处理技术是一种用于通过多个雷达系统之间的协作和信息共享来提高雷达系统整体性能的信号处理技术。通过多基地雷达的协同观测和数据融合，可以提高雷达系统的覆盖范围、目标探测概率和抗干扰能力。 以上所述的现代雷达信号处理技术只是其中的一部分，随着科技的不断发展，雷达信号处理技术也在不断进行创新和改进，为雷达系统提供更加丰富和高效的信号处理手段。 1. 多传感器融合技术 随着多传感器技术的发展，多传感器融合技术已经成为了现代雷达信号处理的发展趋势之一。通过将不同传感器的信息进行融合和协同处理，可以实现更好的目标检测和跟踪能力，提高雷达系统的整体性能。 2. 大数据和人工智能技术 大数据和人工智能技术的发展，为现代雷达信号处理提供了更多的机会和挑战。通过对大规模雷达数据进行深度学习和智能分析，可以发现更丰富的目标特征和动态变化，为雷达系统的目标识别和分类提供更多可能性。
雷达脉冲压缩技术应用分析 摘要：脉冲压缩技术能在雷达发射功率受限的情况下，有效提高雷达探测距离能力，同时还能保证较高的分辨力，是雷达反隐身、多目标精确检测和抗外部干扰的重要手段。本文介绍了脉冲压缩技术原理、波形分类和实现方法，并对主要波形信号的性能特点进行了分析。 关键词：脉冲压缩线性调频相位编码 1 引言 现代社会对空天的利用愈发重视，新型技术层出不穷，相应人们对雷达在作用距离、分辨能力和测量精度等方面也产生了更高的需求。根据雷达系统理论可知，随着发射机功率的提升，雷达探测距离相应提高，但分辨能力却会降低，长距离与高精度貌似不可兼得，但脉冲压缩技术在雷达系统中的应用有效解决了这一矛盾。 在现代战争日益复杂的电磁环境下，脉冲压缩雷达通过发射大时宽信号以提升发射功率，有效增加了雷达信干比和测量距离，通过压缩得到的窄脉冲又提高了探测精度，还能有效对抗箔条干扰和抑制杂波，已广泛应用于跟踪监视和空中交通管制等领域，AN/TPS-59、AN/FPS-117和ASR-12等先进雷达系统都采用了脉冲压缩技术。 2 脉冲压缩原理 雷达发展初期，根据距离分辨率公式=cτ/2n (c为光速，τ为脉冲时间宽度），通常认为距离分辨率由雷达发射的脉冲时间宽度决定，由于发射机峰值功率的限制，想要提高测量距离只能延长发射脉冲时间，而这势必降低距离分辨率，这使得同时提高距离与距离分辨率变的不可行。随着科学技术的发展，根据信号与系统原理，距离分辨率公式演变为 =c/2B(B为雷达信号带宽），距离分辨率变为由雷达信号带宽决定，而带宽只决定于信号幅度和频率的变化，那么，
对信号进行调幅或调频就可以增大信号的等效带宽，这就使得同时提高距离与距 离分辨率变的可行。雷达脉冲压缩技术的原理就是调制一个带宽为B，持续时间 为T的宽脉冲，以提高发射平均功率，获得较远的探测距离，接收时利用匹配滤 波器处理目标回波，把接收的宽脉冲压缩为一个持续时间τ=1/B的窄脉冲，从 而得到较高的分辨率精度。 3 雷达脉冲压缩技术实现方法 在实际应用中，通常使用的压缩波型有线性调频、非线性调频和相位编码三种，为了充分利用发射机峰值功率，一般不使用调幅信号。 3.1 线性调频脉冲压缩 线性调频脉冲信号有容易产生和处理的优势，是最早使用在脉冲压缩技术中 的大宽度强平均功率信号，其应用最为广泛和成熟。线性调频脉冲信号的产生分 为有源法和无源法，主要依靠数字脉冲压缩处理和模拟脉冲压缩处理这两种方式 来实现。雷达发射机通过线性调频把窄脉冲变换成大功率宽脉冲发射出去，接收 机收到该宽脉冲信号的回波，经放大、变换后，通过脉冲压缩网络处理，输出高 增益窄脉冲。脉冲压缩网络由匹配滤波器和加权网络组成，匹配滤波器通常利用 声表面波色散延迟线，当调频信号载频由低到高加到延迟线时，设计使信号前段 低频信号延迟时间较长，随后的高频信号延迟时间依序变短，这样当信号匹配时，不同时间、频率的信号同时叠加在输出端，使输出信号脉冲得到很高的增益，峰 值功率变大，同时脉冲宽度变小，完成对宽脉冲的压缩。 通过对线性调频脉冲信号频率的观察可以得出，在脉冲宽度较大时，信号的 振幅总体来说接近于矩形，频率调制范围和信号的变化范围很相近，而且线性调 频脉冲信号相位谱也可近似利用平方规律。根据这些特性，脉冲压缩技术所需要 的匹配滤波器比较容易设计实现。 3.2 相位编码脉冲压缩 相位编码波形与调频波形不同，它是将脉冲分为许多宽度为τ=T/N(T为脉 冲时间宽度，N为子脉冲个数）的子脉冲，整个相位编码波形的特性能够由应用
西南科技大学 课程设计报告 课程名称： 设计名称：雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 姓名： 学号: 班级： 指导教师： 起止日期： 2010.12.25-----2011.1.5
学生班级：学生姓名：学号： 设计名称：雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 起止日期： 2010、12、25——2011、1、03 指导教师： 课程设计学生日志
课程设计评语表
雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 一、 设计目的和意义 掌握雷达测距的工作原理，掌握匹配滤波器的工作原理及其白噪声背景下的匹配滤波的设计，线性调频信号是大时宽频宽积信号；其突出特点是匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感以及更好的低截获概率特性。LFM 信号在脉冲压缩体制雷达中广泛应用；利用线性调频信号具有大带宽、长脉冲的特点，宽脉冲发射已提高发射的平均功率保证足够的作用距离；而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲已提高距离分辨率，较好的解决了雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾；。而利用脉冲压缩技术除了可以改善雷达系统的分辨力和检测能力，还增强了抗干扰能力、灵活性，能满足雷达多功能、多模式的需要。 二、 设计原理 1、匹配滤波器原理： 在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为)(t x ： )()()(t n t s t x += 其中：)(t s 为确知信号，)(t n 为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为2/No 。 设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ，其频率响应为)(ωH ，其输出响应： )()()(t n t s t y o o += 输入信号能量： ∞<=⎰∞ ∞-dt t s s E )()(2 输入、输出信号频谱函数： dt e t s S t j ⎰∞ ∞--=ωω)()( )()()(ωωωS H S o = ωωωπ ωωd e S H t s t j o ⎰∞ -=)()(21)( 输出噪声的平均功率： ωωωπ ωωπd P H d P t n E n n o o ⎰⎰∞∞-∞∞-==)()(21)(21)]([22 ) ()()(21)()(21 2 2 ωωωπ ωωπ ωωd P H d e S H SNR n t j o o ⎰ ⎰ ∞ ∞ -∞ ∞-=