脉冲压缩

更新时间:2023-04-19 10:51:36 阅读：评论：0

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2023年4月19日发(作者：香港司法制度)线性调频脉冲压缩信号副瓣抑制⽅法的研究
2019-09-27
摘要：脉冲压缩技术在现在雷达系统中具有介绍长城的作文越来越重要的应⽤，⽽抑制副瓣是脉冲压缩技术中的⼀个重要课题。本⽂研究了
线性调频信号脉冲压缩的副瓣抑制问题。由于在压缩过程中，会在窄脉冲两侧不可避免地产⽣以⾟格函数为包络的副瓣，副瓣
的存在会⼤⼤降低多⽬标分辨能⼒，故采⽤了副瓣抑制的加权处理⽅法即通过海明加权，使副瓣明显的得到抑制，改善了滤波
器的性能，所以在现代雷达中得到设计的目的⼴泛应⽤。
关键词：线性调频脉冲压缩信号副瓣加权控制⽅法
线性调频信号通过匹配滤波器后，输出压缩脉冲的包络近似为sinc（x）形状。其中最⼤的第⼀对副瓣为主瓣电平的-13.2dB，
其他副瓣随其离主瓣的时隔x按1/x规律衰减，副瓣零点间隔为1/B。在多⽬标环境中，这些副瓣会埋没附近教⼩⽬标的主信
号，引起⽬标丢失。为了提⾼分辨多⽬标的能⼒，必须采⽤副瓣抑制或简称加权技术。加权可以在发射端、接收端或收、发两
端上电视剧韩国进⾏，分别称为单向加权或双向加权。其⽅式可以是频率域幅度或相位加权，也可以是时间域幅度或相位加权。此外，加
权可在射频、中频或视频级中进⾏。为了使发射机⼯作在最佳功率状态，⼀般不在发射端进⾏加权。⽬前应⽤最⼴泛的是在接
收端中频级采⽤频率域幅度加权。本⽂⽤的是时间域进⾏加权。
加权⽹络实质上是对信号进⾏失配处理。所以它不仅使副瓣得到抑制，⽽且使输出信号包络主瓣降低、变宽。换句话说，副瓣
抑制是以信―噪⽐损失及距离分辨⼒变坏作为代价的。如何选择加权函数，这涉及最佳准则的确定。考虑到信号波形和频谱的
关系与天线激励和远场的关系具有本质上的共性，⼈们应⽤天线设计中的副瓣抑制理论，提出多尔夫-切⽐雪夫（Dolph-
Chebyshive）函数作为最佳加权函数。但是这茶颂种理想的加权函数甚⾄其近似函数台劳（Taylor）函数都是难以实现的。我们
只能在副瓣抑制、主瓣加宽、信-噪⽐损失、副瓣衰速度，以及技术实现难易等⼏个⽅⾯折中考虑，选择合适的加权函数。如
海明（Hamming）［１］加权函数、余弦平⽅、余弦⽴⽅、预选四次⽅加权函数，等等。本⽂采⽤了海明加权函数。⽤下列
⼀般形式表⽰加权函数［2］：
K、n为不同值时，表⽰为不同的加权函数。
⼀、线性调频脉压信号的加权处理［3］
线性调频脉冲信号通过匹配滤波器之后，被压缩成窄脉冲，取得最⼤信噪⽐。但是在压缩过程中，不可避免地会在窄脉冲两侧
产⽣以⾟格函数为包络的逐渐递减的副瓣。副瓣的存在将⼤⼤降低其多⽬标的分辨能⼒，使得处于接近位置的多个⽬标可能分
辨解除劳动合同范本不清。如果不存在多⽬标，⼀个⼤⽬标的距离副瓣也可能超过检测门限⽽产⽣虚警。因此，必须采取⼀些措施来抑制副瓣。
衡量⼀个脉冲压缩处理系统的性能指标主要有三条：压缩⽐、多普勒容限和输出信号的相对副瓣电平。抑制副瓣的最佳有效办
法就是采⽤加权技术。
加权处理实际上就是将匹配滤波器的频率响应乘上适当的锥削函数，如汉宁函数、海明函数，等等。加权分为频域加权和时域
加权。通过调整频谱的幅度来得到压缩脉冲形状的⽅法网页没有声音称为频域加权；通过控制波形包络形状来获得多普勒响应形状胃不好吃什么药的⽅法称
为时域加权。⽆论是时域加权还是频域加权，都是为了降低在另外⼀个域的副瓣。需要指出的是：加权处理实质上是⼀种失配
处理，他是以主瓣加宽和信噪⽐降低为代价的。本⽂采⽤了时域加权。原理图如图4所⽰。下表为特定条件下的主要性能指
标。
⼀些常⽤的加权函数及其主要性能指标如下表所⽰。
⽽本次实验仿真是⽤了海明时域加权。并且加权后的最⼤副瓣值达到-40d以下［4］。
⼆、海明加权
进⾏脉冲压缩处理时，会产⽣副瓣，抑制副瓣的最佳有效办法就是采⽤加权技术。⽽根据上表所⽰的加权函数及其性能指标，
我们则选择了海明加权。
海明窗夏明瀚的窗函数为：
幅度函数为：
主瓣宽度为42/N=8/N，过渡带宽Vw=3.32/N。
根据上图，匹配滤波器h（n）与加权函数w（n）可以看成是⼀个新的滤波器即：
三、MATLAB仿真程序
根据上⾯的原理和分析推导过程，我们结合MATLAB相关知识，再根据所给的仿真参数。编写了MATLAB程序，并通过计算
机仿真得出结果，并分析结果。
选取的仿真参数为：脉冲宽度为150us，调频带宽为2MHz，A/D采样周期为0.1us。分析加权对主副⽐的改善及信号损失。

MATLAB仿真程序见附录。
四、MATLAB仿真运⾏结果：
>> max1，max2，signalmiss=
ans =
89.2650 87.9185 1.3465
1.0e-006 *
0.5000 0.7000
经过处理后的输出结果为：
处理后实验结果图2 没加权的输出信号
处理后实验结果图3 加权后的输出信号
由实验结果可以得出：没加权的主副⽐为-13.3584dB，下降-3dB的展宽tk1为0.5us；加权后的主副⽐为-42.4815dB，下降-
3dB的展宽tk2为0.7us，信号损失si茉莉花什么时候开花 gnalmiss为1.3465dB。上⾯的数字结论表明，通过海明加权，主副⽐⼤⼤改善，即副瓣得
到了显著的抑制。虽然在加权后带来了⼀定的信噪⽐损失，但匹配滤波器的性能得到了⼤⼤的提⾼。证明了加权技术在提⾼主
副⽐上是提⾼雷达信号处理性能的⼀项关键技术。
五、结语
在雷达系统中，脉冲压缩技术可以较好地解决作⽤距离和分辨⼒之间的⽭盾，从⽽提⾼了雷达距离分辨⼒。LFM信号是雷达体
制中常⽤的⼀种信号形式，脉冲压缩系数的设计就是匹配滤波器的设计。同时，副瓣峰值过⾼可能会淹没邻近主⼩⽬标的信
息，故为了提⾼分辨⼩⽬标的能⼒，⽂中采⽤了窗函数加权技术。因为没加权的匹配滤波器，主副⽐都不尽如⼈意。寻找或选
择恰当的加权函数（⽹络）来降低副瓣。提⾼主副⽐设计最佳滤波器是提⾼雷达信号处理性能的⼀项关键孕妇能吃马蹄吗技术。本⽂则是选择
了海明加权，由实验结果可以看出。副瓣得到⼤⼤的改善，并且主瓣变宽。虽然信号有⼀定的损失，但是性能却⼤⼤改善了。
LFM脉冲压缩是雷达中应⽤⼴泛的技术之⼀。降低压缩脉冲的旁瓣电平在超分辨⼒信号处理技术中显得⽇益重要。本⽂从理论
及实验仿真上论证了加权技术实现希望的低旁瓣电平的脉冲压缩信号处理⽅法。雷达中的匹配滤波器通常是失配的。失配的结
果是输出峰值下降、主瓣展宽、距离分辨⼒下降。如何选择加权函数，应根据应⽤场合的需要，依据最佳准则能在旁瓣抑制、
主瓣展宽、信噪⽐损失、旁瓣衰减速度，以及技术实现难易等⼏个⽅⾯折中考虑。
参考⽂献：
［1］ mes，Sidelobe Suppression in A Range-Channel Pul-Compression Rader，Trans IRE Vol MIL-
6，N0.2，1962.
［2］，ld，lo and r，Matchde Filtering ，Pul Compression and Waveform
Design， Microwave J.，.1964，Jan.1965.
［3］翟庆林，张军，付强.线性调频脉冲压缩技术及其在雷达系统中的应⽤。现代电⼦技术，2007，（1）：17-19.
［4］，Pules compression with very low sidelobes in an airborne rain mapping radar，IEEE .
Remote Sensing， vol.32:211-213，Jan.1994.
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