雷達信號處理中分段脈沖壓縮技術(shù)研究

項陽

（身份證號碼4206211985****7735）

現(xiàn)代相控陣雷達的搜跟一體化設(shè)計使得雷達的信號帶寬以及發(fā)射和接收時寬均在很大范圍內(nèi)變化。在使用 FPGA 實現(xiàn)計算脈壓時，需要實現(xiàn)多種點數(shù)的脈壓?，F(xiàn)提出一種分段脈壓的方法，適用于雷達的跟蹤工作模式，估計了改進算法的計算需求，與不分段脈壓的計算需求進行了對比。相控陣雷達的搜跟一體設(shè)計使得信號工作帶寬，發(fā)射和接收的時寬種類很多，有的雷達有幾十種之多。而且發(fā)射和接收信號的時寬帶寬積在很大范圍內(nèi)變化，某些收發(fā)信號的時寬帶寬積會很大。

一、脈壓原理

目前的脈沖壓縮雷達系統(tǒng)中采用的信號形式一般是線性調(diào)頻信號、相位編碼信號以及非線性調(diào)頻信號，三者比較而言，線性調(diào)頻信號最容易產(chǎn)生，而且在進行脈沖壓縮處理時，其壓縮脈沖的形狀和信噪比對多普勒頻移不敏感，可以用一個匹配濾波器來處理具有不同多普勒頻移的信號，這些特性使得線性調(diào)頻信號在雷達系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，也因此研制出很多的信號產(chǎn)生方法及處理方法。脈沖壓縮雷達發(fā)射寬脈沖信號，接收和處理回波后輸出窄脈沖的雷達。為獲得脈沖壓縮的效果，發(fā)射的寬脈沖采取編碼形式，并在接收機中經(jīng)過匹配濾波器的處理。脈沖壓縮雷達的優(yōu)點是能獲得大的作用距離和具有很高的距離分辨力。

本文研究的脈壓通過一個匹配濾波器實現(xiàn)。輸入信號 x 為 N 階行向量，匹配濾波器 h 為 M 階行向量，y 為 M+N-1 階行向量。N×（M+N-1）階矩陣 H 為：

則輸出信號 y=XH。

二、分段脈壓

（一）搜索模式分段脈壓

在搜索模式下，M<

其中 x1，x2，xk 分別為 n1，n2，nk 階的行向量。H1，H2，Hk為如下形式的矩陣

將前后的 0 去掉，得到H1’，H2’，H3’ 。令yi=[0 yi’ 0]，其中前后零的個數(shù)與Hi 一致，得到：

計算得到 yi’后，前后補零，得到 yi；再將 yi 相加得到 y。實際計算時，僅需把重疊的部分相加即可。

（二）跟蹤模式分段脈壓

在跟蹤模式下，M 與 N 相差不大，較大的時寬帶寬積發(fā)射信號，但有較小的距離波門。由于 M 與 N 相差不大，直接計算會產(chǎn)生大量不用的數(shù)據(jù)，可以僅計算有效數(shù)據(jù)部分。其中：

其中：

將Hi’上下的零去掉得到Hi’’ ，同時將 x 去掉 Hi’上下對應(yīng)零位置的數(shù)字得到。令

易見 yi’ 的有效數(shù)據(jù)部分為 y1。如此將大點數(shù)的脈壓簡化成k個小點數(shù)的脈壓。

三、計算資源比較

?

綜上所示，分段脈壓比直接頻域和時域脈壓在資源需求上有很大的優(yōu)勢。對于搜索與跟蹤的各種波形，選擇相同的分段長度，可以將脈壓部分的計算邏輯統(tǒng)一，實現(xiàn)計算資源的復(fù)用。

四、結(jié)語

研究了雷達回波的脈壓在搜索和跟蹤狀態(tài)下的特性。根據(jù)特性提出了各自的分段脈壓方法。并對直接脈壓與分段脈壓需要的計算資源情況進行了對比。分段脈壓在雷達回波的脈壓過程中能夠降低計算、存儲資源的需求。