线性调频脉冲信号压缩的原理及MATLAB仿真程序(2)

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为了解决这对矛盾，必须采用具有大时宽带宽乘积的复杂信号形式。由于线性调频信号具有突出的特性，于是线性调频脉冲及其匹配处理一一脉冲压缩被首先提了出来。他的应用领域非常广泛。特别是在雷达系统中的应用已经非常普遍。

这种信号是在宽脉冲内附加载波线性调频，以达到在大时宽的前提下扩展信号的带宽。为了获取线性调频的大带宽所对应的距离高分辨能力，必须对接收的宽脉冲LFM 回波进行压缩滤波处理，使其变成窄脉冲。

1.1 脉冲压缩的概念

随着飞行技术的发展，对雷达站的作用距离、分辨能力、测量精度和单值性等性能指标提出越来越高的要求。而在实现最佳处理并保证一定信噪比的前提下，测量精度和分辨力对信号形式的要求是一致的。测距精度和距离分辨力主要取决于信号的频率结构，为了提高测距精度和距离分辨力，要求信号具有大的带宽。而测速精度和速度分辨力则取决于信号的时间结构，为了提高测速精度和速度分辨力，要求信号具有大的时宽。为了提高距离一速度联合分辨力，信号模糊函数的最佳形式是二维冲击函数或理想的图钉型模糊函数，故信号不仅必须在频域内占有大的持续宽度，也必须在时域内占有大的持续宽度。除此之外，为了提高雷达的作用范围，要求信号具有大的能量。综合这几方面的要求，可见为了提高雷达系统的发现能力、测量精度和分辨能力，要求雷达信号具有大的时宽、带宽、能量乘积。但是在系统的发射峰值功率受到限制的情况下，大的信号能量只能依靠增大发射信号时宽来得到，因此，大的时宽带宽积信号就变得非常重要。

对于单载频脉冲信号的时宽和带宽乘积接近于1的信号来说，测距精度和距离分辨力同测速精度和速度分辨力以及作用距离之间存在着不可调和的矛盾。在匹配滤波器理论指导下，产生了脉冲压缩的概念。所谓脉冲压缩，就是采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够的最大作用距离，而在接收时则采用匹配滤波器进行脉冲压缩，获得窄脉冲信号，使雷达提高检测能力的同时又不降低距离分辨力，因而能较好地解决作用距离和分辨力之间的矛盾。

在脉冲压缩系统中，发射波形往往在相位上或频率上进行调制，接收时将回波信号加以压缩，使其等效带宽B满足：

(1-1)

其中t为发射脉冲宽度，令r0=1／B，则距离分辨力为：

式中，τ0表示经脉冲压缩后的有效宽度。因此，脉冲压缩雷达可用宽度τ的发脉冲来获得相当于发射脉冲有效宽度为。τ0的简单脉冲系统的距离分辨力。发射脉冲宽度r跟系统有效(经压缩的)τ0的比值便称为脉冲压缩比，即

(1-3)

1.2雷达工作原理

雷达是Radar（RAdio Detection And Ranging）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。雷达的应用越来越广泛。