第5章线性调频脉冲信号

5线性调频脉冲信号一、现代雷达对波形的要求测距精度和距离分辨力要求大带宽B，以保证大的、测速精度和速度分辨力要求大时宽T，以保证大的、为了提高作用距离，必须具有大时宽T二、如何获得大时宽带宽信号时/频域对信号进行相位或幅度调制（即增加均方根带/时宽），线性相位不行，只能移动时间或频率，只用平方、立方等相位才行。三、大时宽带宽信号的特点优点：解决矛盾，增强了抗干扰能力，增强了发现目标能力缺点：最小作用距离增加，产生/处理复杂易失真，出现旁瓣，存在距离和速度测量模糊0eTeW5.1线性调频脉冲信号（LFM）的产生LFM信号实数表示为：LFM信号复数表示为：LFM信号复包络为：)2cos(][)(20kttfTtrecttxtfjktjtfeetuetuts02022)()()(222(),()cos(),()sin()jktIQuteutktutkt瞬时频率：ktfkttfdtdfi020)2(21-1-0.500.51x10-5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81时间(s)幅度LFM信号的Q路-1-0.500.51x10-5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81时间(s)幅度LFM信号的I路LFM产生方法:1、无源法：窄脉冲冲击法、平衡调制法、2、有源法：①波门选通法②I&Q正交调制法③DDS法EPLD高速EPROM高速EPROMD/AD/ALPFLPFI／Q调制器控制信号中频输出中频本振DDS核高速高稳定度时钟控制信号中频LFM信号5.2线性调频脉冲信号的频谱LFM信号复包络为：频谱：2][)(ktjeTtrecttu4222][1][)(jfkjftjktjeBfrectkdteeTtrectfu4][1)(2Bfrectkfu5.3线性调频脉冲信号的波形参量)0(3)3)((3)()2(3)()()23123(22'222'20220''BTTTTBBTTTTBTWBWeeee5.4线性调频脉冲信号的模糊函数一、模糊函数TTTkTk)())(()])((sin[),(剪切角：二、切割1、压缩比：距离旁瓣：来因、影响TBktgBTBT)]1(sin[)0,(0BTBTBTD11222、3、TTT)sin(),0(0015.5线性调频脉冲信号的性能一、优点1、距离分辨力提高We，速度分辨力相同Te2、精度'00''0322()(2)()632()TEEBBNNBTETN3、B和T独立选取4、多普勒不敏感二、缺点1、组合值解决方法：①正负斜率；②只测距/大斜率（K）；③V型调频。AAAAAAkk11])(1[21])(1[212002000NENE2、斜刀刃上目标无法分辨3、存在距离旁瓣MSR=-13.2dB旁瓣的坏处：掩盖小目标（广义分辨）减小了系统动态范围5.6线性调频脉冲信号的处理一、近似匹配滤波器的实现时:匹配滤波器的频率特性:2141fjjKffrecteBK20022241()()1fjjjftjftKfjKfHfferecteBKfrecteBK212ddftfdfKK30BT二、近似匹配滤波器的输出输入信号的复包络为：近似匹配滤波器输出为：sin()sin()(,)()()KTKTyTKKT212()2()jtKtttrecteT212()24sin(),()jKtjKtTyteKtsin(,0)ByTBsin(0,)TyTT222sin()(,)(,)()KTxyKu(t)LPFADCXI(n)LPFADCXQ(n)IQ三、匹配滤波器的实现随机初相的影响，采用IQ正交处理！1、采样频率及中频采样视频采样（低通）：中频采样（带通）：，n满足2、时域实现2sfBnknnXdI2cosnknnXdQ2sin2cosknnHI2sinknnHQmYmYmDQI22BBfs5.1,25.1)12/(40nffs2sfB3、频域实现4、时频域实现对比①时域（FIR滤波器）：，阶，瞬时出；②频域（正反FFT）：，点，延时出。FFTIFFTROM频谱相乘XI(n)XQ(n)YI(m)YQ(m)2sfB4snfT2sfBrsNTf-1-0.500.51x10-5-90-80-70-60-50-40-30-20-100时间(s)幅度(dB)时域脉压后的波形(未加权)-1-0.500.51x10-5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81时间(s)幅度LFM信号的Q路-1-0.500.51x10-5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81时间(s)幅度LFM信号的I路B/25.7线性调频脉冲信号的加权处理一、为何要加权处理？二、频域上幅度加权假设：目的：①等效为矩形谱，②加权网络本身特性。()uf2(,0)()()jftwVtWffedf2()()()()fWfHff222(,0)()BjftBwVtHfedf匹配滤波器幅度加权网络*()uf()Hf*()Wf(,0)uWVt通用表达式：简化：结果：结论：①三个辛格函数组成，②幅度K定，时移B定，③K决定加权函数、性能，④B带宽。()(1)cosnfHfKKB2211()24ffjjBBKKHfee123(,0)()()()wVtgtgtgt(1)1sin()sin(1)sin(1)22(1)TKKBcBtcBtcBtBK-1-0.500.51x10-5-90-80-70-60-50-40-30-20-100时间(s)幅度(dB)时域脉压后的波形(未加权)-8-6-4-202468x10-6-90-80-70-60-50-40-30-20-100时间(s)幅度(dB)加窗(海明窗)后的脉压输出-1-0.500.51x10-5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81时间(s)幅度LFM信号的Q路-1-0.500.51x10-5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81时间(s)幅度LFM信号的I路三、加权性能分析1、信噪比损失不采用加权网络信噪比为：采用加权网络信噪比为：信噪功率比损失为：(海明：-1.34dB)0022MSBTTNNBN2222202()()BBBNMBTHfdfBSNNHfdf222/222()10lg10lg()()BBNMSNBBMSHfdfNLdBSBHfdfN22/2212(21)210lg10lg323(323)8SNKBKKLBKKBKK2、最大主旁瓣比海明：-42.67dB（t1=4.5/B）3、-3dB的主瓣加宽系数1(0,0)()2wTKVBB11(,0)120lg20lg(,0)()2(0,0)(,0)sin()(0,0)VtcBtV(,0)1sin()sin(1)sin(1)(0,0)2(1)wwVtKBTcBtcBtVK(0.443/,0)(0,0)0.707VBV海明：2(,0)0.707(0,0)wwVtV20.443/tB20.6512/tB210.65121.470.443tt作业:1、用模糊图的切割来理解LFM信号是多普勒不敏感信号。2、如果目标A与B的距离相同，但速度不同，那么这两个目标能否分辨？3、处在斜刀刃上的目标速度能否分辨？为什么？