脉冲压缩技术机理

Pt SNR Pt Energy B


脉冲累计算法－提高信噪比
1 2 3 k
单个脉冲
VRi VSi Vni
i=1, 2, 3, … k
VS e j S Vnie ji
基本固定 随机变化
PS VS SNR Pn Vn 2
2
1 累计脉冲 V R K
脉冲压缩的实现

传统采用SAW（表面声波）器件产生调频 信号和压缩信号（时延电路）。
也可以采用数字电路进行相位调制和压缩 （相关器Correlator）。 详细介绍参见Skolnik等参考书。


脉冲压缩与扩频通讯

脉冲压缩－Pulse Compression 扩频技术－Spread Spectrum 同一种技术在不同领域的两种叫法
总结


脉冲压缩技术是打破BT＝1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）。 脉冲压缩技术在通讯领域叫做扩频技术， 其目的包括
增强信噪比（GPS） 增强抗干扰性 频率复用（码分多址）等

脉冲压缩
窄脉冲
K倍强度，K倍SNR（相对于单个窄脉冲）
径向分辨率
目标1 1 2 3 4 5 6 7 8 9……K 压缩
目标2
1 2 3 4 5 6 7 8 9……K
无法分辨
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
可以分辨
时间带宽积




K＝T/t=BT，压缩比 K或BT为脉冲压缩算法的（SNR）增益 B为实际带宽 T为实际脉冲宽度 一般BT>>1 简单脉冲雷达情况BT＝1
为什么叫扩频通讯？
扩频通讯系统的实现
抗干扰
提高信噪比
扩频通讯的应用

无线局域网－802.11 全球导航卫星系统－GPS，Galileo 移动通讯－CDMA，W-CDMA
全球卫星导航－GNSS
GPS/EGNOS系统工作过程
X3,Y3,Z3 X2,Y2,Z2 X4,Y4,Z4 Xg, Yg, Zg
2 2
Pt SNR Pt Energy B
c 1 rR B 2
简单脉冲雷达中 信噪比与径向分辨率的矛盾

SNR与系统的带宽成反比
径向分辨率与脉冲宽度成反比（即脉冲越 窄，分辨率越高） 窄脉冲，分辨率高，信噪比低 矛盾 宽脉冲，信噪比高，分辨率低
那能不能使用长脉冲来达到高径向分辨率呢？
不连续发射 1 2 3 k
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”
强度
f2
频率变化 f1
时域视图
“相位编号”
强度
1 0 -1 10 110 100 110 1 相位，如0－0 º，1－180º
脉冲压缩（脉冲累计）
宽脉冲 1 2 3 4 5 6 7 8 9……K
GEO C/A, Nav Data, Corrections, Integrity
X5,Y5,Z5
X1,Y1,Z1
R3
R4
Rg
R5
Ionosphere Troposphere Relativistic 相关器 基带软件
PRN1, Doppler1
R2 R1 CDMA C/A、P(Y)、50bps数据调制正弦信号
Psri = Ri + dTsv *C + Tiono*C +Ttrop*C + Trelav*C + Rnoise + dTrcvr*C 解算软件
Xi,Yi,Zi dTrcvr Time PRN2, Doppler2 Search dTsv Psr Tracking PRN3, Doppler3 dTiono Xr, Yr, Zr, dTrcvr ADR C/N0 PRN4, Doppler4 dTtrop CLK (unknown) NavData DLL Position PRN5, Doppler5 dTrelav 信号变频 SGN PLL Velocity PRN6, Doppler6 Rnoise 数字采样 MAG C/A 1ms, 1023chips,300m/chip Psr Time Psri PRN7, Doppler7 P(Y) 1week, 10230chips, 30m/chip ADR PRN8, Doppler8 GEO data ADRi NavDate 2 SVs, 3SVs 2Mhz CDMA PRN9, Doppler9 EGNOS GeoMag 1575.42MHz Spreaded with C/A PRN10, Doppler10 Height Separ code and Nav Data PRN10, Doppler11 DOPs PRN10, Doppler12 INS combime Filtering PVT R1=[(X1-XR)*(X1-XR) + (Y1-YR)*(Y1-YR) + (Z1-ZR)*(Z1-ZR) ]^1/2 + dTrcvr*C R2 =[ (X2-XR)*(X2-XR) + (Y2-YR)*(Y2-YR) + (Z2-ZR)*(Z2-ZR) ] ^1/2 + dTrcvr*C R3 =[ (X3-XR)*(X3-XR) + (Y3-YR)*(Y3-YR) + (Z3-ZR)*(Z3-ZR) ] ^1/2 + dTrcvr*C 北京东方联星，版权所有 R4 =[ (X4-XR)*(X4-XR) + (Y4-YR)*(Y4-YR) + (Z4-ZR)*(Z4-ZR) ] ^1/2 + dTrcvr*C
脉冲压缩技术机理
《雷达系统工程与应用》 课程讲义－11 北京大学遥感与GIS所 张雪虎 副教授 2005-06-02
概述



脉冲压缩的由来与目的 脉冲压缩的基本机理 脉冲压缩与模糊函数 扩频通讯及其应用 总结
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信噪比SNR与雷达径向分辨率
Pr Pr Pt G L SNR 3 4 ( 4 ) R kTBN F Pn kTBN F
1 VRi K i 1
K
1 VSi K i 1
K
Vni
K i 1
SNRK
PS K SNRSingle Pn / K
K次的同步脉冲累计可以把信噪比增强K倍
问题

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