07(目标回波信息的获取)

电子系统——雷达原理第七讲目标回波信息的获取一、采样•采样是在离散时间上采集信息的过程•脉冲雷达本身就是数据采样系统•每次雷达发射脉冲并截获目标回波，就获得了目标参数的一个样本•若位置、幅度和相位变化是慢的，目标之间的信息可以通过插值填充，可以看作是雷达对目标进行连续观测•连续波雷达在模数变换时，同样需要采样采样定理max2Nff盲多普勒采样和采样率采样过程采样和采样率采样的例子原始信号信号的频谱离散信号的频谱低通滤波时域信号例题1、用5500Hz的采样率采集包含5个正弦波的信号，这5个正弦波的频率分别是+2400Hz，-7500Hz，+14300Hz,+22900Hz，-31250Hz，求采样后所恢复的频率？答案：+2400，-2000，-2200，+900，+1750样本的信息恢复从采样样本中恢复信息样本的信息恢复过采样对信息恢复滤波器的影响样本的信息恢复采样保持雷达的信息率存在两个层次上的采样•对多普勒偏移的采样，采样率为PRF•对距离分辨的采样，采样率为距离单元，通常和距离分辨力匹配，对于数字信号处理，就是A/D采样率一般来说：PRF采样对应Doppler，距离单元的宽度对应距离分辨力雷达的信息率例题1、一个雷达（没有脉冲压缩）的PRF为3500pps，把它的脉冲间隔时间分割成512个等距离单元外加55us的盲时（最后距离单元结束到发射脉冲开始，不考虑发射脉冲宽度），求A、假如单元宽度与分辨力匹配，求距离分辨力？68mB、可能的脉冲宽度？450nsC、近似的接收机带宽?2.66MD、A/D转换速率？2.22ME、距离分辨的采样率？2.22MF、多普勒的采样率？3500G、无模糊测量的最大多普勒?1750HzPRF的分类PRF的分类•低PRF：发射脉冲分开足够大，使对应最后一个探测脉冲的所有目标回波在下一次发射机点火前能返回例：500pps，对应300km，X频带的最大多普勒偏移250Hz，对应目标速度3.75m/s，0.011马赫•高PRF：脉冲对目标的采样足够快，满足对目标多普勒偏移的采样定理。例：300000pps，可分辨5马赫的运动目标，最大不模糊距离是500m•中PRF：距离和多普勒都“适当”模糊例题1、某雷达工作在S频带，其工作频率为2.92GHz。设计的最大距离是250海里（1海里=1852米），最大接近速度是4马赫（1马赫=338m/s）。距离分辨力为100米。求A、Nyquist采样的最小PRF，52640B、不模糊距离的最大PRF，324ppsC、在高PRF时的最大不模糊距离2850mD、在低PRF时的最大不模糊目标径向速度8.32m/sE、A/D采样率1.5MHz二、直接和I/Q采样2222cos21/21/2sin2/2/2jftjftjftjftfteeftjeje2cos2sin2jftftjfte直接采样无法知道频率的正负性，也就丢失了多普勒频移的方向正弦和余弦向量和谱I/Q解调框图90中频信号低通滤波器低通滤波器I输出Q输出相参本振I/Q解调波形I/Q解调()cos[2()]cos[2]ISvtvfttft()cos[4()]cos[()]ISsvtvfttvt()cos[()]Isvtvt()sin[()]Qsvtvt低通滤波I/Q解调2221tan(/)SIQQIVVVVVI/Q信号远离运动的目标直接采样和I/Q采样的谱三、测距2pcTR通常以回波的质心作为参考点，在某些情况下，也用回波的边沿作参考点。测距所遇到的情况正确测距要求回波与产生它的探测脉冲配对距离模糊和距离区解距离模糊模糊距离和PRF变化测距的有效PRF例：某雷达在PRF为1250pps时观测目标在104km，在1000pps和1500pps时分辨观测到目标在14km和64km。假设目标在雷达观测期间移动距离不大，求最短可能的真实距离，对于这三个PRF的最大不模糊距离？（464km）123(,,,)REPRFGCFPRFPRFPRF盲距和最小距离2RBncPRIRmin()EDMRc盲距最小距离恢复时间四、目标速度（多普勒频移）多普勒频移原理公式推导2/R/vdRdt12Tdvffdtc1/1/RRTRvcffvcRtgtTTvfffcRRtgtRvfffc2/dTRffvc模糊和盲多普勒频率捷变和多普勒好处：•有利于检测•抗干扰不利：使对目标的多普勒频移分析变得复杂22RTdTvdfRffccdt半主动寻的雷达中的多普勒OOSScvffcv多普勒滤波器和杂波凹口典型的单个运动目标的杂波谱多普勒滤波器和杂波凹口多普勒滤波器杂波凹口五、脉冲多普勒测距两种方法•把它看成是连续波，载频用波形调制，类似于正弦或三角调频连续波•把它看成是脉冲系统，用解距离模糊的方法处理，如多PRF法半主动引导中的测距导弹一直指向目标比例引导（不需测距）雷达/目标视方位雷达/目标视方位七、雷达测高雷达测高的几何关系