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摘要:基于Matlab平台以线性调频信号为例通过仿真研究了雷达信号处理中的脉冲压缩技术。在对线性调频信号时域波形进行仿真的基础上介绍了数字正交相干检波技术。最后基于匹配滤波算法对雷达回波信号进行了脉冲压缩仿真,仿真结果表明采用线性调频信号可以有效地实现雷达回波信号脉冲压缩,提高雷达的距离分辨力。
关键字:线性调频信号;脉冲;正交相干检波;仿真
【分类号】:TN957.51
一 脉冲压缩原理与意义
根据雷达方程,高的距离分辨意味着非常短的脉冲,从而导致平均发射功率的降低,并对工作带宽提出了苛刻的要求。但采用脉冲压缩技术可以在实现良好的距离分辨力的同时保持适当的平均发射功率。该技术通过对大时宽的发射脉冲进行相位或者频率上的调制以提高发射信号平均功率以保证获得足够大的探测距离,而在接收端则采用与发射端相反的脉冲压缩技术获得持续时间较短的窄脉冲,从而提高了距离分辨力。文章以线性调频信号为例,包括对LFM信号进行时域波形,信号频域的幅频特性河和利用正交相干检波技术对LFM信号进行检波处理。
二 线性调频信号波形仿真
线性调频信号(LFM):为了实现雷达发射能量与分辨率之间的矛盾,线性调频脉冲压缩体制的发射信号,其载频在脉冲宽度内按线性规律变化,即用对载频进行调制(线性调频)的方展宽发射信号的频谱。设线性调信号中心频率为,脉宽为,带宽为B,幅度为A, u为调频斜率.
2.1信号时域表达式
三 数字正交相干检波技术
传统的模拟正交相干检波方法直接对模拟信号进行正交检波后再进行A/D采样得到数字信号,但由于模拟器件的限制,两路信号在幅度和相位上很难完全取得一致。但是在中频进行数字化即采用超外差的方法把射頻信号搬移到几十MHz的中频段在进行数字正交相干检波处理可以避免模拟检波电路存在的幅度和相位一致性问题。中频信号经过AD采样后转换为数字信号,在DSP或者FPGA中首先利用正交的载波序列对该数字信号进行正交下变频处理,将信号中心频率变换变为零中频,再经过低通滤波后得到解调后的基带正交分量,以便后续脉冲压缩处理。
四 脉冲压缩原理与仿真
4结语
文章基于Matlab软件平台对正交相干检波与脉冲压缩技术进行了介绍和仿真研究,并得到了一些有意义的结论。仿真作为分析和验证雷达信号处理技术的重要手段,可以灵活和快速地地设置LFM信号带宽、中频频率和脉冲时宽等参数,通过将仿真结果与理论分析结果相对比验证处理算法,并为工程层面的设计提供参考。
参考文献:
[1] 吴枫.基于PC的雷达系统建模与仿真.西安电子科技大学,2002. 44-49.
[2]丁鹭飞、耿富录.雷达原理.西安电子科技大学出版社,1997.
[3] 孙晓闻. 脉冲多普勒雷达信号处理系统的仿真.系统仿真学报,2002,14(11):1555-1558.
关键字:线性调频信号;脉冲;正交相干检波;仿真
【分类号】:TN957.51
一 脉冲压缩原理与意义
根据雷达方程,高的距离分辨意味着非常短的脉冲,从而导致平均发射功率的降低,并对工作带宽提出了苛刻的要求。但采用脉冲压缩技术可以在实现良好的距离分辨力的同时保持适当的平均发射功率。该技术通过对大时宽的发射脉冲进行相位或者频率上的调制以提高发射信号平均功率以保证获得足够大的探测距离,而在接收端则采用与发射端相反的脉冲压缩技术获得持续时间较短的窄脉冲,从而提高了距离分辨力。文章以线性调频信号为例,包括对LFM信号进行时域波形,信号频域的幅频特性河和利用正交相干检波技术对LFM信号进行检波处理。
二 线性调频信号波形仿真
线性调频信号(LFM):为了实现雷达发射能量与分辨率之间的矛盾,线性调频脉冲压缩体制的发射信号,其载频在脉冲宽度内按线性规律变化,即用对载频进行调制(线性调频)的方展宽发射信号的频谱。设线性调信号中心频率为,脉宽为,带宽为B,幅度为A, u为调频斜率.
2.1信号时域表达式
三 数字正交相干检波技术
传统的模拟正交相干检波方法直接对模拟信号进行正交检波后再进行A/D采样得到数字信号,但由于模拟器件的限制,两路信号在幅度和相位上很难完全取得一致。但是在中频进行数字化即采用超外差的方法把射頻信号搬移到几十MHz的中频段在进行数字正交相干检波处理可以避免模拟检波电路存在的幅度和相位一致性问题。中频信号经过AD采样后转换为数字信号,在DSP或者FPGA中首先利用正交的载波序列对该数字信号进行正交下变频处理,将信号中心频率变换变为零中频,再经过低通滤波后得到解调后的基带正交分量,以便后续脉冲压缩处理。
四 脉冲压缩原理与仿真
4结语
文章基于Matlab软件平台对正交相干检波与脉冲压缩技术进行了介绍和仿真研究,并得到了一些有意义的结论。仿真作为分析和验证雷达信号处理技术的重要手段,可以灵活和快速地地设置LFM信号带宽、中频频率和脉冲时宽等参数,通过将仿真结果与理论分析结果相对比验证处理算法,并为工程层面的设计提供参考。
参考文献:
[1] 吴枫.基于PC的雷达系统建模与仿真.西安电子科技大学,2002. 44-49.
[2]丁鹭飞、耿富录.雷达原理.西安电子科技大学出版社,1997.
[3] 孙晓闻. 脉冲多普勒雷达信号处理系统的仿真.系统仿真学报,2002,14(11):1555-1558.