脉冲压缩的时域方法

‘壹’ 什么是chirp信号

线性调频信号

线性调频信号通过对载波频率进行调制以增加信号的发射带宽并在接收时实现脉冲压缩。由于线性调频信号具有较高的距离分辨力，当在速度上无法区分多目标时，可以通过增加目标距离测试解决多目标的分辨问题。

同时在抗干扰方面，线性调频信号可以在距离上区分干扰和目标，因而可以有效地对抗拖曳式干扰，这使得线性调频信号在雷达波形设计中得到了广泛的应用。

由于线性调频信号是通过一个发射脉冲实现距离高分辨的，因此该信号对目标多普勒频移不敏感，即使回波信号有较大的多普勒频移，脉冲压缩系统仍能起到压缩的作用。这将大大简化信号处理系统。

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线性调频信号应用

线性调频信号经过压缩处理接收后的信号幅度峰值是原来发射信号峰值的D的1/2次方（D为脉压比，等于脉冲宽度与B的乘积）倍，即输出脉冲峰值功率比输入脉冲峰值功率增大了D倍。在要求发射机输出功率一定的情况下，接收机输出的目标回波信号经过匹配滤波压缩处理，具有窄的脉冲宽度和更高的峰值功率。

前者提高距离分辨率而后者符合探测距离远的要求，这便充分体现了脉压体制独特的优越性。从反侦察的角度来说，脉压雷达比普通雷达具有更强的生存能力。

由于线性调频信号的幅度和信噪比更小，由侦察方程可知，同等灵敏度的侦察机其侦察距离为原来的D的负1/2次方，所以在雷达应用领域，脉压雷达具有功率优势，应用前景十分广阔。

‘贰’ lfm信号是什么

脉冲压缩技术因解决了雷达作用距离与分辨率之间的矛盾而成为现代雷达的一种重要体制，数字LFM（线性调频）信号脉冲压缩就是利用数字信号处理的方法来实现雷达信号的脉冲压缩，脉冲压缩器的设计就是匹配滤波器的设计，脉冲压缩过程是接收信号与发射波形的复共扼之间的相关函数，在时域实现时，等效于求接收信号与发射信号复共轭的卷积。若考虑到抑制旁瓣加窗函数，不但要增加存储器，而且运算量将增加1倍，在频域实现时，是接收信号的FFT值与发射波形的FFT值的复共轭相乘，然后再变换到时域而获得的。若求N点数字信号的脉冲压缩，频域算法运算量大大减少，而且抑制旁瓣加窗时不需增加存储器及运算量，相比较而言，用频域FFT实现脉冲压缩的方法较优，因此选用频域方法来实现脉冲压缩，但是仍需要做大量的运算。
1 脉冲压缩系统工业原理
1.1 用FFT法实现LFM信号的数字脉冲压缩
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求卷积的方法实现的，根据匹配滤波理论，h（t）=s*（t0-t），即匹配滤波器是输入信号的共轭镜像，并有相应的时移t0。则压缩网络的冲激响应为：
h（n）=s*（N-n） （1）
式中：n=0，1，…，N-1；N表明当发射波形是有限宽度时，冲激响应也是一个有限序列。 根据卷积定理，并采用N点DFT，则可得压缩网络的输出；
y（n）=ID{D[s（n）D[s*（N-n）]} （2）
如采用FFT算法，则可得用FFT法实现数字式脉冲压缩的数字模型为：
y（n）=IFFT{FFT[s（n）FFT[s*（N-n）]} （3）

‘叁’ 常用的脉冲压缩的波形有哪些

常用的脉冲压缩的波形有：

1、幅度恒定的线性调频脉冲信号

根据模糊函数，对宽脉冲进行调制以提高它的带宽。接收时调制过的宽脉冲信号通过匹配滤波器。通过分析模糊图就可以得的它的距离分辨力。幅度恒定的线性调频脉冲信号是得到广泛应用的脉冲压缩波形的一个例子。

2、线性调频脉冲压缩

对宽脉冲进行调制，可被认为沿着脉冲的不同部分在相位或频率上设置不同的“标志”。例如，线性调频信号在频率上的变化是沿着脉冲分布的，使得脉冲的每一小段对应于一个不同的频率。调制脉冲通过一条色散延迟线，该延迟线的延迟时间是频率的函数，脉冲的每一段都经过不同的延时，这样在色散延迟线中，脉冲的下降沿可能被加速而上升沿被减速，以便它们“走到一起”，从而完成脉冲压缩。

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脉冲压缩的意义 (雷达探测对信号形式的要求) ：

为了提高雷达系统的发现能力、测量精度和发现能力，要求雷达信号具有大的时宽、带宽、能量的乘积。而单载频脉冲信号的时宽和带宽的乘积接近于1，大的时宽和带宽不可兼得。因此，利用单载频产生的脉冲信号不可能同时提高距离分辨力和速度分辨力。

(脉冲压缩的原理及其较高的探测性能) 由雷达信号等效时宽与等效带宽的公式： 可以看出通过对幅谱和相谱进行调制，可以增加等效时宽；同样通过在时域进行调幅或调相，可增大等效带宽。脉冲压缩信号利用在时域对信号进行调相，增大信号的等效带宽，从而增大输出信号时宽与带宽的乘积。

‘肆’ 匹配滤波器的原理

数学原理就是利用输出信号的功率比上噪声功率，输出信号是滤波器响应与输入信号的时域卷积，然后利用不等式得出一个最大信号瞬时功率与噪声平均功率之比，再反解出滤波器响应。

在信号处理中，匹配滤波器可以用来解调基频带脉冲信号，基频带脉冲信号意指信号内容为同一波形信号乘上一个常数，在每个周期出现，每个周期中代表着或多或少的信息量。

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一、相关特性

一方面，从幅频特性来看，匹配滤波器和输入信号的幅频特性完全一样。这也就是说，在信号越强的频率点，滤波器的放大倍数也越大；在信号越弱的频率点，滤波器的放大倍数也越小。这就是信号处理中的“马太效应”。

也就是说，匹配滤波器是让信号尽可能通过，而不管噪声的特性。因为匹配滤波器的一个前提是白噪声，也即是噪声的功率谱是平坦的，在各个频率点都一样。因此，这种情况下，让信号尽可能通过，实际上也隐含着尽量减少噪声的通过。

二、作用

匹配滤波器对信号做两种处理：

1、滤波器的相频特性与信号相频特性共轭，使得输出信号所有频率分量都在输出端同相叠加而形成峰值。

2、按照信号的幅频特性对输入波形进行加权，以便最有效地接收信号能量而抑制干扰的输出功率。

即当信号与噪声同时进入滤波器时，它使信号成分在某一瞬间出现尖峰值，而噪声成分受到抑制。

匹配滤波器广泛用于雷达、声纳和通信。其作用是：

1、提高信噪比。毫不夸张地说，任何电子系统都有匹配滤波或近似匹配滤波的环节，目的是提高信噪比。

2、对于大时间带宽积信号，匹配滤波等效于脉冲压缩。因此可以提高雷达或声纳的距离分辨率和距离测量精度。在扩频通信中，可以实现解扩。