一种新的高距离分辨率脉压技术的研究

一种新的高距离分辨率脉压技术的研究 Journa l of Nan j in g Un iver s ity of Sc ien ce an d Techn o logy A p r. 1998 1998 年 4 月 Ξ 一种新的高距离分辨率脉压技术的研究 ΞΞ 王一丁李兴国 () 南京理工大学电子 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 与光电技术学院, 南京 210094 摘要 在频率步进雷达高距离分辨率技术的基础上, 为解决压缩比的限制提出了 在子脉冲内引入线性调频体制的新型雷达波形。对这种改进波形的接收提出采用 模数二级压缩工作方式, 可获得较大的压缩比。对影响该高距离分辨率技术的系统 频率稳定度和目标多普勒响应进行了 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 , 计算出目标第一零值点速度。 关键词 分辨率, 脉冲压缩雷达, 频率步进 分类号 15, 435, 95813958TN O TN 1 脉间频率步进是一种新的高距离分辨率技术, 其压缩比受到发射波形中脉冲个数的限 N 制。为使雷达系统具有大的压缩比, 本文基于文献2 对频率编码脉冲串信号模糊函数的分析, 提 出在子码脉冲内引入线性调频方式, 获得改进的脉内脉间频率调制雷达波形。对应脉内脉间频率 调制雷达波形, 提出了二级脉压体制, 利用 线性调频脉压方法来弥补脉冲个数的不足,SAW N 将 和脉间频率步进有机地结合以获得极大的压缩比。计算机仿真实验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明, 本文所提 SAW 出的方法在近距离雷达, 如无线电引信等方面有广泛的应用前景。 1 改进的波形及其处理方法 111 改进波形的时域表示 改进脉内脉间频率调制脉冲串信号复包络的数学表达式一般为N - 1 1 j 2ΠnF t s ( ) ( ) ( ) u t= 1 u 1 t - n T r e ?n= 0 N ( ) 其中 表示第 个脉冲的载频增量, 子脉冲 为脉内线性调频信号, 为调频斜率, 其n F s n u 1 tK 2 j 2ΠK t ( ) ) ( 表达式为: u 1 t= 1 T rec t 1T eƒƒ 112 信号处理方法 第一级 第 个脉冲回波的模拟压缩输出为 SAW i 2 )sin ΠB t j 2Π( iF t- K t 2ƒ s ()( ) ( )2 = + ?+ + G i A i eiT r Σt?tiT r T Σt ΠB t ( ) () - = - 2ƒ()其中Σt= 2×R V t tƒC Σ0 V t tC3 Ξ 本文于1997 年 4 月 25 日收到 3 国防科技预研行业基金资助项目 南 京 理 工 大 学 学 报 第 22 卷 第 2 期154 是目标的回波延时, 为目标 R 距离, 为目标速度, 为回波幅 V t A i 度。 第二级利用数字技术完成合 1 成距离包络的压缩, 该技术要求 采用与发射信号相参的本振信号 并取采样时刻为 = + ƒ2 + 2ƒ S i iT r T R C 图1 脉内脉间频率调制脉冲串信号的时域波形 2. 1 ()F igIn t rain te rp u lse f requ en cy m o du la t io n w avefo rm4 2 对应采样时刻 , ƒ2项对应线性调频信号的中心频率 , 子脉冲线性调频信号压缩 S i K tf 0 sin ΠB t 后的包络等于1, 为子脉冲调频带宽。经采样后, 第 个脉冲的回波输出为B i ΠB t 2V 2R t() ( ) - j 2Πf - iF ×[ - iT + T 2+ 2R C ]ƒƒ 0 sC C ( ) = 5 G i A ie ( )采用逆离散付里叶变换 ID F T 作第二级数字压缩处理:N - 1 j 2Πl iNƒ ( ) = 16 ƒH l N ?G i ei= 0 对点目标, 考虑目标速度 =0, V t 并对所有回波幅度归一化?1可得 A i sin Π y ()7 H l = ||)(N sin Πy ƒN 其中, = - ××+ 。y Σ0 N F s l 针对提出的脉内脉间频率调制信 号波形, 我们相应提出了模数二级脉 冲压缩系统 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 , 整个系统见图2。 实际上载频增量 的选择是有F s 1 3 , 必须小于或等于子脉 条件的F s 冲调频带宽。为获得极限带宽, 选择 B = 。结合正在研制的某毫米波引 F s B 信, 我们对2 处的点目标回波的压km ( 缩处理进行了计算机仿真仿真条件: 图2 二级脉压系统原理框图脉 宽 = 1 Λs, 线 性 调 频 带 宽 B = T . 22F ig T h e p r in c ip le o f tw o stage p u lse com p re ssio n ) 10 , 脉冲个数= 20, 结果如图 M H zN 3、图4。从图 3、图 4 可见经过第一压缩, 信号压缩了 倍, 第二级压缩后, 信号被压缩了 D N 倍。二级脉压系统总的压缩比为×, 为 的压缩比, 为脉间频率步进系统的压 D N D SAW N 缩比。整个系统的压缩比具有2维自由度, 只要将2级系统合理结合, 便可获得很大的压缩比, 从而可大大提高回波的距离分辨率。 王一丁 李兴国一种新的高距离分辨率脉压技术的研究总第 98 期155 4 第二级数字压缩输出图图3第一级 压缩输出 SAW (())= 10, = 0 = 10, = 0 N S N R dB N S N R dB . 4 . 3 F igT h e seco na l stage d ig itd com p re ssio n o u t F igT h e f ir st stage SAW o u t 2 高距离分辨率技术的性能分析 211 系统频率稳定度对高距离分辨率包络的影响 4 5 系统频率源的稳定度直接与系统的距离分辨率等因素有关, 往往会使目标距离像 ( )出现衰减和畸变, 影响距离像的质量。在时间间隔 , 系统频率源的相位误差项为 内Σ ? Υi Σ ( ) ( ) = - - , 偏差频率的统计特性用阿仑方差描述为Υi tΥi tΣ N - 1 N - 1 1 2 1 2 2 ( ) ( ) () [ ? f -[ ? f ()iT r ] iT r ]8 ΡN , T r , Σ= ??N - 1 N i= 1 i= 0 那么, 第 个脉冲的实际发射频率近似表示为 i ′()9 = + f f i Ρi 第 个脉冲的输出可重新表示为 i ()(() () )10 = - 2- 2ƒ- G i exp j Πf 0 iF s R C ΤΡ ( ) 10式中, 中会产生是由频率误差 引起的随机相位误差。随机频率误差 在 ΤΡ Ρ Ρ G i - 4ƒ的相位误差。对于理想相干发射系统, 这种误差由频综产生。对具有频率误差影响ΠR ΡC 1 的采样输出进行逆离散付里叶变换, 并求峰值响应的均值, 有: 2 2 ()() ()11 = [= - ƒ2C f E H l Ρexp ΤΡ ( ) 11式中, 是随机误差变量 的特征函表1目标距离与允许的频率偏差Ρ C f ′T a rge t ran ges f requ en cy e r ro r 数, 为频综的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 频率偏差。以系统可接受的1Ρ T ab le ( 标准频率偏差 = 1. 0 对应- 413 幅度损ΤΡdB 10 100 1000 10000 100000 R ƒm 154 238185 23189 2139 0124 ƒ2388) ΡkH z 失来表示其对距离像的影响, 这就要求: ? Ρ () C ƒ4ΠR 则对频率的要求见表1。 从表1 可以看出, 目标距离对频偏的要求并不高, 一般的频综都可以满足频率稳定度的 要求。尤其对作用距离几公里的近程雷达, 系统频率稳定度对距离像的影响可忽略不计。 212 目标多普勒速度的影响 第一级采用脉内线性调频信号压缩, 如果调频带宽 B 取得较大, 则由多普勒频移引起 南 京 理 工 大 学 学 报 第 22 卷 第 2 期156 的峰值和时移的变化都将减小。当信号的调频带宽能完全覆盖目标的可能多普勒变化范 B 围, 且多普勒频移与调频带宽的比值小于?012时, 目标运动对第一级压缩的影响可忽略。 第二级压缩需要用到不同周期子脉冲的相位信息。目标在各个周期之间的运动会使子 脉冲回波的相位关系发生变化。相位的变化对子脉冲没有影响, 但是在后面的合成处理中,它会破坏脉冲序列间的相位关系, 造成合成处理输出的误差。这方面文献6 作了大量的研 究。从目标运动形成的一次相位项、二次相位项对输出的影响来看, 进行速度补偿是必须的, 但是速度补偿到什么程度, 下面给出第一零值点速度的概念。目标速度的影响可通过对相应的信号模糊函数的分析得到。当多普勒频率 = 1ƒ时, 原模糊函数的主峰处成为零点, 以 ΦT 速度运动的目标, 发射频率为 时, 多普勒频移为2。个重复周期为 的匹配 ƒV t f c V tf c CN T r 滤波器输出第一零值点应发生在: 2V f tc 1 C ( ) , 12 =V t = N T 2f N T rc rC 就是第一零值点速度, 也就是进行补偿的最小速度变化单元。如果对运动目标补偿到该 V t 范围内, 一次相位、二次相位误差和时频耦合可忽略。 总之, 该高距离分辨率脉压技术将模拟和数字技术有机地结合起来, 整个系统的压缩比 具有2维自由度, 只要将 2 级系统合理结合, 可获得很大的压缩比, 距离分辨率大大提高。在 大压缩比条件下, 合理分配各级压缩比, 可简化整个雷达系统的设计。 参考 文献 1140, 250 19871 D o na ld R , W eh ne r. H igh R e so lu t io n R ada r. N ew Yo rk: A r tech H o u se, 2 林茂庸, 柯有安1雷达信号理论1北京: 国防工业出版社, 19851253, 259 3 , . R u tenbu rg K C h anzit LH igh R ange R e so lu t io n by m ean s o f P u lse to P u lse F requency Sh if t ing. EA SCON ’68, N ew Yo rk: a r tech H o u se, 19681352, 359 () 4 王华力, 李兴国1高距离分辨率的脉间步进系统1现代雷达, 1995, 17 1: 90, 96 5 王振荣, 文宏武1脉间变频格式高距离分辨成象方法中系统误差的研究1电子学报, 1995, 23 () 12: 82, 85 () 6 龙藤1频率步进雷达信号的多普勒性能分析1现代雷达, 1996, 18 2: 31, 37 The Study of a New H igh Ran ge Re so lut ion Com pre ss ion Techn ique W an g Y id in g L i X in gguo )(, , 210094 Schoo l o f E lec t ro n ic E n g in ee r in g an d op to e lec t ro n ic T ech no lo gyN U ST N an jin g , A BSTRACT B a sed o n stepp ed f requ en cy h igh ran ge re so lu t io n tech n iqu ein o rde r to , so lve th e lim it o f com p re ssio n o n ra t io a n ew stepp ed f requ en cy w avefo rm w ith in t rap u lse . f requ en cy m o du la t io n is p re sen tedT h e sy stem adop ted an a lo gy an d d ig ita l tw o stage com 2 , . p re ssio n m o deg rea t com p re ssio n ra t io is ach ievedT h e sy stem ’ s f requ en cy stab ility an d , , ta rge t’ s D opp le r effec tw h ich m a in ly in f lu en ce h igh ran ge re so lu t io n tech n iqu ew e re a lso . .an a lyzedT h e f ir st n u ll ve lo c ity w a s ca lcu la ted , , .KEY W O RD S ran ge re so lu t io n p u lse com p re ssio n rada rstepp ed f requ en cy