雷達原理 線性調頻訊號(LFM)的引出

2021-10-25 06:43:23 字數 1545 閱讀 7971

隨著現代**和現代飛行技術的發展,對雷達的作用距離、分辨力和測量精度等效能提出了越來越高的要求。

要求:

問題:

解決方法:

為了解決上述矛盾,必須採用具有大時寬頻寬乘積的較為複雜的訊號形式。如果在寬脈衝內採用附加的頻率調製或相位調製,則可以增加訊號頻寬b

bb,實現bτ≫

1b\tau\gg1

bτ≫1

。在接收訊號時,用匹配濾波器進行處理,將寬脈衝壓縮成寬度為1/b

1/b1/

b的窄脈衝。這樣既可以提高雷達的檢測能力,又解決了測距精度與距離分辨力之間,以及測速精度與速度分辨力之間的矛盾。

目前,經常使用的大時寬頻寬訊號有線性調頻訊號(lfm)、非線性調頻訊號(nlfm)以及相位編碼訊號(psk)等。

線性調頻訊號是使用最廣泛的一種波形,這是因為:一方面其波形容易產生;另一方面,脈衝壓縮的形狀和訊雜比對都卜勒頻移不敏感。但其主要缺點是都卜勒頻移會引起距離的實在變化。此外,為了將壓縮脈衝的時間旁瓣降至允許的電平,通常需要加權,但在時間或頻率加權時將引起1

11~2db

2db2d

b的訊雜比損失。

非線性調頻的最大優點是對所設計的波形進行調頻可獲得所要求的幅度頻譜,故對於距離旁瓣抑制而言,非線性調頻不需要時間或頻率加權,匹配濾波接收和低旁瓣在設計中是一致的,因此可以消除通常採用失配技術加權所產生的訊雜比損失。非線性調頻的主要缺點是系統比較複雜,為了達到需要的旁瓣電平,對每個幅度頻譜需要分別進行調頻設計。

相位編碼訊號不同於調頻訊號,它將寬脈衝分為許多短的子脈衝。這些子脈衝寬度相等,但各以不同的相位被發射。每個子脈衝的相位是依照相位編碼來選擇的。應用最廣泛的相位編碼訊號時二進位制編碼。二進位制編碼是由1

11和0

00或+1+1

+1和− 1-1

−1的序列組成的。波形訊號的相位在0°0°

0°和180

°180°

180°

之間交替變換,其規律是依照相位編碼各自的次序(1

11和0

00或+1+1

+1和− 1-1

−1)變化。相位編碼訊號主要包括巴克編碼訊號、m

mm序列編碼訊號、l

ll序列編碼訊號等。二進位制編碼通常由於發射頻率與子脈衝寬度的倒數不是整數倍,因此倒相點是不連續的。此外,由j.w.taylor提出的一種雷達相應編碼波形以子脈衝具有半余弦形狀和相鄰子脈衝間的相位變化限制在+90°

+90°

+90°

和− 90°

-90°

−90°

以特徵,故叫作四相連續相位編碼,通常稱作泰勒碼。由於泰勒碼的幅度恆定(除前、後沿外)、相位連續、分段線性,因此這類訊號的效能(包括訊號頻譜寬度和衰降、距離取樣損失以及接收濾波的失配損失等方面)要優於二進位制編碼。由於編碼波形具有良好的低截獲概率(lpi

lpilp

i)特性,因此在現代雷達中受到了人們的重視。

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