超寬帶雷達信號脈沖壓縮的研究.pdf

1、現(xiàn)代雷達正朝著多功能、高分辨率、超寬帶的趨勢發(fā)展。超寬帶雷達是一種新興的雷達體系。因其具有距離分辨率高、抗干擾性能好、反隱身技術(shù)、截獲率低等獨特的優(yōu)勢，而具有廣泛的應用前景。由于超寬帶雷達信號帶寬很大，影響了系統(tǒng)的作用距離，所以本文將脈沖壓縮技術(shù)應用到雷達系統(tǒng)中解決這一矛盾。并且目前的A/D轉(zhuǎn)換器無法對超寬帶雷達信號實現(xiàn)直接采樣，因此本文中采用多通道綜合系統(tǒng)對超寬帶信號進行脈沖壓縮。首先對信號進行頻帶分割，分割后的各個子帶對A/D轉(zhuǎn)換器

2、的速率要求降低，使得各個子帶實現(xiàn)直接A/D轉(zhuǎn)換。然后對各子帶信號進行處理，即本文的脈沖壓縮。子帶處理后，需要先子帶插值才能完成多通道綜合，得到UWB信號的脈壓結(jié)果。通過頻帶分割不但降低了對A/D器件的要求，而且對于UWB信號，頻帶分割后子帶信號相對帶寬降低，在子帶內(nèi)可以用固定多普勒頻率進行速度補償。具體內(nèi)容如下：
　　首先，由于超寬帶信號無法實現(xiàn)直接采樣，本文采用頻帶分割技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集，并分別從時域和頻域兩個方面進行研究分析。先

3、介紹了時域與頻域分割的原理，采用matlab進行仿真實現(xiàn)。對于時域分割濾波器定性分析，可以選取合適的模擬濾波器進行頻帶分割，然后對于合適的模擬濾波器進行定量分析，得出影響分割結(jié)果的因素，并分別進行了趨勢分析，可以選擇合適的參數(shù)，得到最優(yōu)結(jié)果。因為現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計出了各種濾波器以達到完全合成分割波形，本文采用了另一種補償方法進行研究，根據(jù)補償網(wǎng)絡(luò)原理，定量分析出所需要補償波形，來完成對于分割后頻帶失真的補償。本章還研究了頻域分割的方法，并進行

4、了仿真實現(xiàn)。波形分割之后要進行抽取，也就是下采樣，通過下采樣，可以減少數(shù)據(jù)量，這樣就降低了信號的采樣速率。
　　其次，通過頻帶分割后的各通道信號對A/D轉(zhuǎn)換器的要求大大降低，可以實現(xiàn)直接采樣。采樣后再進行脈沖壓縮處理，就減少了對各子帶信號的運算量。脈壓后的信號旁瓣增高，本文采用了加窗技術(shù)進行旁瓣抑制，由于常規(guī)的窗函數(shù)在抑制旁瓣的同時也展寬了帶寬，因此提出了組合卷積窗函數(shù)，通過理論以及仿真分析，本文選擇矩形窗與Hamming混合卷積

5、進行脈沖壓縮。這是由于常用窗函數(shù)中矩形窗的主瓣寬度最窄，而Hamming窗的優(yōu)點是旁瓣較低。綜合考慮，選擇了這兩種窗進行卷積仿真。從仿真波形可以看出采用矩形窗與Hamming混合卷積比Hamming窗自卷積主瓣要窄，但主副瓣比要低，所以本文采用了切趾技術(shù)進行最小值處理，得到主瓣較窄主副瓣比又高的脈沖壓縮結(jié)果。這就說明本文提出的組合窗和傳統(tǒng)的窗函數(shù)相比，具有優(yōu)勢。
　　最后，因為采樣率的不同，在綜合多通道之前要對子帶信號進行插值，本

6、文采用了sinc函數(shù)插值，通過插值技術(shù)，提升了子帶脈壓的采樣率，使得采樣間隔等于綜合脈沖壓縮的采樣間隔。通過對多通道綜合器進行合成，獲得超寬帶信號的脈沖壓縮結(jié)果。通過matlab仿真，從子帶數(shù)目、加窗函數(shù)、插值函數(shù)對系統(tǒng)的影響進行了討論分析，驗證了本文提出優(yōu)化算法的有效性。并簡單介紹了UWB信號脈沖壓縮設(shè)計的主要思想及軟硬件平臺。本系統(tǒng)采用的LFM信號，脈寬為96us，帶寬3.12MHz。若直接脈壓需要兩路輸入A/D轉(zhuǎn)換器的帶寬為3.1