第6章相位编码脉冲信号(研)

6相位编码脉冲信号6.1二相编码信号6.2二元伪随机序列6.3PN截断码6.4巴克（Barker）序列6.5增加巴克码长度的方法6.6二相编码信号的处理6.7相位编码信号多普勒敏感问题6.8多相编码信号简介6.1二相编码信号一、理想模糊图（图钉型）二、二相编码信号基本概念{ck}之积按乘法运算；{dk}之积按模2加法运算。tfjtfjete0022(t)j)(a(t)es(t)1,1,1,1,1,1,1KcKc(t)10(t)0Kd1,0,1,1,0,0,0KdttectjK1010000()st0TtPT()t0t三、二相编码信号的频谱结论:①频谱形状②频谱宽度③时宽带宽积④大时宽带宽积信号其它00)(1)(101PKKΔtKTtcPt)()()(1)()(21101ttKTtcPttPKK102)(1)(PKKKTtcPt其它00/1)(1TtTt11121)2cos(2)(sinPT)(PKPKnKnnfTjfKTccPefTcf1,PPBBPTPT111-100.511.522.533.544.5500.511.5()fTfT1/T四、二相编码信号的模糊函数特点：（子脉冲AF求和）①主峰（码长相同都一样）②旁瓣③敏感性对称性1122211021121001(,)(,)1(,)pPmjmTjiTiimmipPmjiTiimmiemTccePmTcceP其它00)(1)(101PKKΔtKTtcPt111-1TT,五、二相编码信号的自相关函数（非周期）结论：①{Ck}决定自相关函数②主峰高度，旁瓣电平③非周期性1110(1)112(1)1(,0)(,0)1(,0)(,0)PmPiimimPPmPccmTPmTmPmPimiiccm102)0,(1)0,4(0)0,3(1)0,2(0)0,1(5)0,0(0000424131003242312200224332211300124433221104002cccccccccccccccccccccccccccccccccccccccciiiiiiiiiiiiiiiT2T3T4T5T05(,0)0TT3T3T5T5T6.2二元伪随机序列一、二元随机序列和二元伪随机序列平衡性、蝉联性、相关函数、周期、频谱二、最大长度序列（M序列）1、产生M序列的周期为：反馈联接方式共有：反馈方式：见资料2、模糊函数特点：①图钉型；②多峰；③旁瓣电平变化规律。a0a1a2clkC1C2C321nP21nn1(1)1(1)1sin[()](,)()sin()pjpipTippipTeipTpTp3、自相关函数（周期性）方法一：方法二：结论：①双值电平，MSR=20logP；②多峰；③P→∞，；④周期性自相关函数。周期的选择：①；②2121T,0121nnnT其它max/2pTmax12dpTf(,0)()tTT,()MRP2T7T1/7014、M序列的功率谱特点：①线性谱，相邻谱线的间隔为；②零频率分量的强度为；③包络由码元宽度决定；④各谱线的强度与序列的长度和编码码型有关。222,01sin1()()()nnpfTnfffpfTpTp1pT21pTfTMSf-4-3-2-10123400.10.20.30.40.50.60.70.80.915、M序列的应用………接收天线发射天线固态源定向耦合器功放调相器低噪声高放平衡混频器多普勒滤波器恒虚警处理视放相关器1…码产生器多普勒放大器目标参数测量相关器N……6、M序列的信号处理采用多路相关器（可以复用）和多普勒滤波器组。相关器：匹配滤波器：多普勒滤波器组：FFT（MTD）参考信号1参考信号n…距离门1输出距离门n输出视频回波信号cP-1延时T延时T延时T延时T…cP-2cP-3cP-4c1c06052．54537．53022．515601234567()MRP2T7T1/7016.3PN截断码一、定义PN截断码就是从M序列中截取一个周期形成的码。截取位置任意，但性能不一样。二、模糊函数二、自相关函数特性+-++---原序列---++-+镜像序列————————————————-+--+++-+--+++-+--++++-++---+-++----+--++++-++---代数和—————————————————-1，0，-1，0，-1，0，7，0，-1，0，-1，0，-1截断序列{+-++---}：[7，0，-1，0，-1，0，-1]；{--+-++-}：[7，-2，-1，1，-3，0，1]{-+-++--}：[7，-2，-1，0，-1，0，1]mPimiiccm102)0,(结论：①自相关函数非双值电平，旁瓣与截取位置有关；②；③非周期；④用公式算。三、PN截断码集20log(1)MSRPP20log(1)MSRPP7T07(,0)6.4巴克（Barker）序列一、定义二、频谱（13位巴克码为例）1200(,0)100PmKKmKPmmccm或212sin)213sin(12)(sin1)(fTfTfTcPTTffTfT00.511.522.533.500.20.40.60.811.21.4三、模糊函数特点：①呈现尖锐的单峰②轴为③轴附近较低旁瓣四、自相关函数主旁瓣比（MSR）：22.3dB2五、性能13位巴克码和同样时宽线性调频信号比较。1、距离分辨力高2266KK或2346KB342WB线312.12W巴12345678910111213123456013位巴克码相位2(FM)Ltkt相位位数01567289310411512613(t)T(t)πT(t)πT(t)πT(t)πT(t)πT(t)πT自相关函数2、速度分辨力相同两种信号的时宽相同时，其速度分辨力相同，因为它们的有效时宽都是由时宽决定。（模糊图在多普勒轴交点相同）3、测距精度高4、5、旁瓣电平6、压缩比7、多普勒敏感信号8、码型捷变)0,(TTB261361eeTT巴线2022TTB巴22204133)(TB线0002261.56T巴线线13.2MSRdB线22.3MSRdB巴线性调频巴克码(,0)TT01B11B6.5增加巴克码长度的方法一、概念组合巴克码就是用某一个巴克码作为基本码元〔称为内码〕，组成另一个新的巴克码〔称为外码〕。[++-+，++-+，++-+，++-+，++-+，--+-，--+-，++-+，++-+，--+-，++-+，--+-，++-+，]二、自相关函数计算①公式)}4(,)4(-,)4(,)4(-)4(,)4(,)4(,-)4(,)4(,)4(,)4(,)4(,)4({)13(0iiiiiiiiiiiiiBBBBBBBBBBBBBB])1[()1()()()(00iiiiLKRKRKLRKRRiiiLKKLLLLK)1(),1(,2,1,0),1(,2,,1,000②简便法原则：a.把外码和内码的自相关函数相乘；即用外码的自相关函数的每个值，逐项对内码自相关函数值进行加权；b.把乘积按内码长度进行分段；c.找出对称轴，用“对称迭加”对相关值进行修正。01-113-13452,0{++−+,++−+,++−+,++−+,++−+,−−+−,−−+−,++−+,++−+,−−+−,++−+,−−+−,++−+}例如：R0=[3,0,-1],Ri=[2,-1][3,0,-1]×[2,-1][6,-3︳0,0︳-2,1]修正后：[6,-3︳0,1︳-2,1]例如：R0=[4，-1，0，1]，Ri=[3，0，-1][4，-1，0，1]×[3，0，-1]=[12，0，-4︳-3，0，1︳0，0，0︳3，0，-1]修正后：[12，1，-4，-3，0，1，0，-1，0，3，0，-1]③按结论：①主峰附近的最大旁瓣电平是由外码的码长决定；②远离主峰的旁瓣变化规律与内码自相关函数特性相同。mPimiiccm102)0,(6.6二相编码信号的处理一、匹配滤波器特性02)()(ftjeffH12120()sin()()()PjfTjfKTKKTfcfTeceffP02'1212=()()()()jftffeff1'2()2(1)0()PjfKTPKKfce1()sin()jfTTfcfTeP1c0c3Pc2Pc1Pc子脉冲匹配滤波器…TTT0T2T3T4T5T①②③④⑤(,0)0TT5T5T3T3T二、二相编码信号的处理方法1、4路变2路2、时域处理3、采样频率LPFADCLPFADCTTTTTTTT信号处理增益（信噪比提高）提高MSR方法:①抑制旁瓣；②捷变积累。三、组合巴克码的处理外码匹配滤波器：延迟时间为PT（P为内码码长）内码匹配滤波器：与普通一样10log10logooiiSNPSN2ooiiSNPPP1iiSN子脉冲匹配滤波器外码匹配滤波器内码匹配滤波器6.7二相编码信号多普勒敏感问题一、概念当存在多普勒频率时，主峰要下降，旁瓣要增加，主旁瓣比要降低。二、影响主旁瓣比的因素主峰的变化:1、M序列：处理时间2、PN码：PT3、PN码集：PTr4、Barker码：PT5、互补码PT(频分/时分)与压缩比D（P）、子脉冲宽度T、重复周期Tr有关。13位巴克码的模糊图切割15位PN截断码的模糊图切割三、解决方法1、多普勒补偿（变本振）：静止目标变运动，影响对消2、修正匹配滤波器（移动模糊图原点）：匹配滤波器太多3、消除多普勒电路：非线性，影响邻近分辨4、补偿式旁瓣抑制滤波器：对应失配输出进行抑制6.8多相编码信号简介一、概念二相编码信号：BPSK；四相编码信号：QPSK，多相编码信号。二、弗兰克[Frank]多相编码（基本相移：）2)1()1(2)1(0)1(39630)1(26420)1(321000000NNNNNN120210000220210000或2442{}0,0,0,0,,,0,,3333K32343432,,0,,,1,1,1,1}{jjjjKeeeecN/2TT,-15-10-505101500.10.20.30.40.50.60.70.80.91)0,(T-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91),0(T-15-10-5051