雷达信号处理.docx

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1、雷达信号处理技术与系统设计第一章绪论1.1论文的背景及其意义近年来，随着电子器件技术与计算机技术的迅速发展，各种雷达信号处理技术的理论与应用研究成为一大热门领域。雷达信号的动目标检测（MAD是利用动目标、地杂波、箔条和气象干扰在频谱上的差别，抑制来自建筑物、山、树、海和雨之类的固定或低速杂波信号。区分运动目标和杂波的基础是它们在运动速度上的差别，运动速度不同会引起回波信号频率产生的多普勒频移不相等，这就可以从频率上区分不同速度目标的回波。固定杂波的中心频率位于零频，很容易设计滤波器将其消除。但对于运动杂波，由于其多普勒频移未知，不能像消除固定杂波那样很容易地设计滤波器，其抑制就变得困

2、难了从本质上来讲，雷达信号的检测问题就是对某一坐标位置上目标信号“有”或“无”的判断问题。最初，这一任务由雷达操作员根据雷达屏幕上的目标回波信号进行人工判断来完成。后来，出现了自动检测技术，一开始为固定或半固定门限检测，这种体制下当干扰和杂波功率水平增加几分贝，虚警概率将急剧增加，以至于显示器画面饱和或数据处理过载，这时即使信噪比很大，也不能作出正确的判断。为克服这些问题进而发展了自适应恒虚警（ConstantFalseAlarmRate，CFAR检测。CFAR检测使得雷达在多变的背景信号中能够维持虚警概率的相对稳定，这种虚警概率的稳定性对于大多数的雷达，如搜索警戒雷达、跟踪雷达、火

3、控雷达等。网络第二章雷达信号数字脉冲压缩技术2.1引言雷达脉冲压缩器的设计实际上就是匹配滤波器的设计。根据脉冲压缩系统实现时的器件不同，通常脉冲压缩的实现方法分为两类，一类是用模拟器件实现的模拟方式，另一类是数字方式实现的，主要采用数字器件实现。脉冲压缩处理时必须解决降低距离旁瓣的问题，否则强信号脉冲压缩的旁瓣会掩盖或干扰附近的弱信号的反射回波。这种情况在实际工作中是不允许的。采用加权的方法可以降低旁瓣，理论设计旁瓣可以达到小于-40dB的量级。但用模拟技术实现时实际结果与理论值相差很大，而用数字技术实现时实际输出的距离旁瓣与理论值非常接近。数字脉压以其许多独特的优点正在或已经替代模

4、拟器件进行脉冲压缩处理。2.2数字脉压实现方法用数字技术实现脉冲压缩可采用时域方法或频域方法。至于采用哪种方法。要根据具体情况而定，一般而言，对于大时宽带宽积信号，用频域脉压较好；对于小时宽带宽积信号，用时域脉压较好。2.2.1时域卷积法实现数字脉压时域脉冲压缩的过程是通过对接收信号s(t)与匹配滤波器脉冲响应h(t)求卷积的方法实现的。根据匹配滤波理论，h(t)二s*(to-t)，即匹配滤波器是输入信号的共轭镜像，并有响应的时移to。用数字方法实现时，输入信号为s(n)，起匹配滤波器为h(n)，即匹配滤波器的输出为输入离散信号s(n)与其匹配滤波器h(n)的卷积NANJY(n)s(

5、k)h(n-k)h(k)s(n-k)(2-1)网络7k=0式中N为信号采样点数。2.2.1频域快速卷积法实现数字脉压脉冲压缩过程是对接收信号s(n)与匹配滤波器的脉冲响应h(n)求卷积的过程。由傅立叶变换的性质可知，时域卷积相当于频域相乘。这个过程可以表示为：设输入离散信号为：s(n)其傅里叶变换为：SC)匹配滤波器脉冲响应为：h(n)其傅里叶变换为：H()匹配滤波器输出为：y(n)其傅里叶变换为：Y()则对式(2.1)两边同时进行傅立叶变换可得：Y(J=S(J・H(•)(2-2)又因为：H00=S()(2-3)带入式(2-2)可得：Y()=S()S*(‘)(2-4)则输出y(n)为

6、：2y(n)=IFFT(Y®))=IFFT(S®))(2-5)2.3线性调频信号线性调频矩形脉冲信号的复数表达式为：1t丄2s(t)二u(t)exo(2二f0t)：—rect()exo[j2二(f0tkt/2)](2-6)v'TT其中u(t)为信号复包络：1t2u(t)：——rect()exo(j二kt)(2-7)JtT式中T为脉冲宽度，由(2-6)得，信号的瞬时频率可写成：1d丄2丄f(t)[2二(fotkt/2)Hfckt(2-8)2兀dt网络f(t)k=B/T0B2.3.1(2-7)U(f)1T22(2-9)U(f)：——Texp(j二kt/2)exp(-j2二ft)dt=*e

7、xp(jjif2/k)Jexp(—j(%)2k(t—f/k)2)dt2.3.2002.12.1TB>>1,《巧接收机镣入尚频脑冲的也绪谕入髙频脉沖内戦频的调制特性圧缩网缩的频車一时延持性9）压缩网络输出脑冲的包络0图2.1(a),(b)表示接收机输入信号，脉冲宽度为•，载频由fi到f2线性增长变化，调制频偏.计二f2-人，调制斜率」=2二;f/.。图2.1(c)为压缩网络的频率一时延续特性也按线性变化。因此，线性调频信号低频分量(fi)最先进入网络，延时最