第三讲-脉冲压缩技术

SAR成像理论及Matlab仿真张顺生电子科学技术研究院第三讲脉冲压缩技术脉冲压缩的作用及过程匹配滤波器脉冲压缩技术—相关处理脉冲压缩技术—去斜处理Matlab仿真实验2021/1/312电子科技大学3.1脉冲压缩的作用及过程实现距离高分辨提升雷达性能：远作用距离2021/1/313电子科技大学022rccB1224max3min(4)()/prtaveoavtprtTPGRkTBFLSNRPPT3.1脉冲压缩的作用及过程脉冲压缩过程2021/1/314电子科技大学宽脉冲包络频率调制匹配滤波器时延压缩后脉冲包络3.1脉冲压缩的作用及过程匹配滤波输入输出波形2021/1/315电子科技大学3.2匹配滤波器定义匹配滤波器是一种最佳线性滤波器，在输入为确知信号加白噪声的情况下，所得输出信噪比达到最大。2021/1/316电子科技大学3.2匹配滤波器数学推导设发射信号为s(t),其傅立叶变换为若滤波器的传输函数，则匹配滤波后的输出信号为滤波器输出端的噪声功率谱为则平均噪声输出功率为输入信号能量为2021/1/317电子科技大学()()exp()Sstjtdt()H()()()exp()gtSHjtdf20()()2NGH20()2NNHdf22()()EstdtSdf3.2匹配滤波器数学推导输出端的峰值信号功率与平均噪声功率之比达到最大利用施瓦茨不等式得到在等式成立时得到最大输出信噪比，此时2021/1/318电子科技大学22020()()exp()()()2SHjtdfgtNNHdf222()()()()xydxdyd200()2gtENN0()()exp()HKSjt0()()htKstt3.3脉冲压缩技术—相关处理卷积实现y(t)—脉冲压缩的输出结果s(t)—输入信号h(t)—匹配滤波器的脉冲响应2021/1/319电子科技大学()()()ytstht3.3脉冲压缩技术—相关处理卷积实现—连续和离散时间信号计算过程：(1)翻褶(2)移位(3)相乘(4)积分2021/1/3110电子科技大学()()()ytxhtd()()()()()xtxhthh()()hht()()xht()()xhtd()()()mynxmhnm3.3脉冲压缩技术—相关处理离散卷积—DFT实现x(n)序列：M点h(n)序列：L点实现步骤：(1)对序列x(n)、h(n)分别补零L-1点和M-1点，构成新序列x1(n),h1(n);(2)对x1(n),h1(n)分别进行M+L-1点DFT，并相乘；(3)对相乘后的结果进行IDFT，得到2021/1/3111电子科技大学()1()1()ynIDFTXkHk3.3脉冲压缩技术—相关处理卷积与相关的联系卷积：相关：2021/1/3112电子科技大学()()()()()()()nngmxmhmxnhmnxmnhn()()()()()()()()()xhnnnrmxnhnmxnmhnxmnhnxmhm3.3脉冲压缩技术—相关处理快速卷积—FFT实现数学表达式：2021/1/3113电子科技大学()()()YfSfHf()()ytIFFTYf3.4脉冲压缩技术—去斜处理相关处理应用场合窄带雷达中带雷达去斜处理应用场合极大带宽雷达2021/1/3114电子科技大学3.4脉冲压缩技术—去斜处理去斜处理实现框图2021/1/3115电子科技大学3.4脉冲压缩技术—去斜处理数学推导2021/1/3116电子科技大学设雷达发射线性调频信号2ˆ1ˆˆ(,)exp22mcptsttrectjfttT则雷达接收的点目标回波信号为：2ˆ2/1ˆˆ(,)exp22/2/2irmciiptRcsttArectjftRctRcTrefR2ˆ2/1ˆˆ(,)exp22/2/2refrefmcrefrefreftRcsttrectjftRctRcT设参考距离为，则参考信号为则差频输出为：222ˆ2/4ˆˆˆˆ(,)(,)(,)exp44expexpiifmrmrefmirefpcirefireftRcsttsttsttArectjtRRTcfjRRjRRcc3.4脉冲压缩技术—去斜处理重要知识点(1)频率与距离的关系(2)去斜后的信号带宽成像观测区域：2021/1/3117电子科技大学单频信号的频率与目标回波和参考信号的距离差成正比：22irefiRRRfcc22DeprrBBccT,22refrefrrRR3.5Matlab仿真实验—相关处理仿真参数2021/1/3118电子科技大学参数数值信号带宽(MHz)100脉冲宽度(us)5目标RCS(m^2)1目标位置(m)90采样窗大小(m)1203.5Matlab仿真实验—相关处理实验内容(1)根据仿真参数，产生单个点目标的回波信号，绘制其信号实部波形及其频谱；(2)分别采用时域卷积和频域FFT的方法进行压缩，绘制压缩后的信号波形，并进行比较。2021/1/3119电子科技大学3.5Matlab仿真实验—去斜处理仿真参数2021/1/3120电子科技大学参数数值目标个数3载频(GHz)10信号带宽(GHz)1脉冲宽度(us)10参考距离(m)200目标位置(m)[180,210,240]目标RCS(m^2)[121]3.5Matlab仿真实验—去斜处理实验内容(1)根据仿真参数，分别计算去斜后的带宽、频域采样间隔以及目标在频率轴上的位置。(2)产生三个点目标的回波信号，利用去斜处理进行压缩，绘制压缩后的信号波形；(3)当参考距离为150m，重做(1)~(2)的内容。2021/1/3121电子科技大学TheEnd