脉冲压缩技术应用机理

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总结信噪比SNR与雷达径向分辨率nrPPSNRFrkTBNPFtkTBNRLGP4322)4(ttPBPSNREnergy2crRB1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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？矛盾ttPBPSNREnergy脉冲累计算法－提高信噪比niSiRiVVV123ki=1,2,3,…kiSjnijSeVeV基本固定随机变化KiniKiSiKiRiRVKVKVKV11111122nSnSVVPPSNRSinglenSKSNRKKPPSNR/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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”强度f1f2频率变化时域视图“相位编号”1-10强度相位，如0－0º，1－180º101101001101脉冲压缩（脉冲累计）123456789……K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123456789……K123456789……K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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BT1简单脉冲雷达情况BT＝1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－PulseCompression扩频技术－SpreadSpectrum同一种技术在不同领域的两种叫法为什么叫扩频通讯？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-CDMAGPS/EGNOS系统工作过程2MhzCDMA1575.42MHzSpreadedwithC/AcodeandNavDataXi,Yi,ZidTrcvrdTsvdTionodTtropdTrelavRnoisePsriADRi2SVs,3SVsGeoMagHeightSeparDOPsINScombimeFilteringPVTTimePsrADRNavData相关器X1,Y1,Z1X2,Y2,Z2X3,Y3,Z3X4,Y4,Z4X5,Y5,Z5Xg,Yg,ZgGEOC/A,NavData,Corrections,IntegrityCLKSGNMAG信号变频数字采样PRN1,Doppler1PRN2,Doppler2PRN3,Doppler3PRN4,Doppler4PRN5,Doppler5PRN6,Doppler6PRN7,Doppler7PRN8,Doppler8PRN9,Doppler9PRN10,Doppler10Xr,Yr,Zr,dTrcvr(unknown)R1R2R3R4R5RgIonosphereTropospherePositionVelocityTimeGEOdataR1=[(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RelativisticC/A1ms,1023chips,300m/chipP(Y)1week,10230chips,30m/chipSearchTrackingC/N0DLLPLLPsrADRNavDateEGNOS基带软件总结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