雷达概述

雷达是集中了现代电子科学技术成就的高科技系统。目前，雷达已经成功地应用于地面、舰载、机载等各个方面。近年来，雷达应用己经向外层空间发展，出现了天基雷达。随着时代的发展，雷达在军用和民用等多方面都起着越来越重要的角色。各国纷纷投入大量的人力物力，借助现代电子科技的不断进步来发展自己的雷达技术，使雷达技术和理论得到了迅猛的发展。

但根据雷达的分辨理论，雷达的精度和其分辨力无法同步提升，只有当发送信号有大带宽的时候，才能得到较高的测距精度和较强的距离分辨力。但根据雷达的理论公式，信号的带宽，时宽和能量的乘积和为一，同时获得较大的带宽和较大的时宽在理论是不可能的。针对这个问题，发展出了脉冲压缩技术，脉冲压缩技术对接收到的宽脉冲信号进行压缩处理，即通常所说的雷达脉冲压缩信号处理，从而得到窄脉冲。

在本质上，雷达脉冲压缩技术是对雷达接收机收到的回波信号进行匹配滤波，得到抗干扰能力强，且不降低雷达的距离分辨能量的信号。脉冲压缩能这是通过对射频载波进行编码以增加发射波形的带宽，然后再对接收回波波形加以压缩后完成的。这样既可以达到宽脉冲雷达系统的检测能力，又能保持窄脉冲系统的距离分辨力。

雷达信号的脉冲压缩技术是对接收机接收到的回波信号通过匹配滤波器来进行匹配滤波处理，处理的前提是信号是已知的，这样不仅可以提高系统的抗干扰能力，而且提高了雷达雷达的分辨力。从而有效地解决了距离分辨力和作用距离之间不可同时到达最大值的矛盾。

为了提高雷达的测量精度和分辨能力，要求回波信号具有较大的时宽—带宽积。而在理论上，脉冲信号的时宽—带宽积近似为1，因此大时宽和大带宽无法同时得到。在匹配滤波理论的指导下，首先发展出了线性调频技术，即线性调频脉冲压缩技术。通过对宽脉冲内附加线性调频，获得大时带积信号。之后由于线性调频脉冲压缩的缺陷，又发展出了非线性调频脉冲压缩和相位编码脉冲压缩技术。到了八十年代后，随着数字电子技术的飞速发展，数字产生和处理技术因其突出的优点成为新研制系统的首选方案。因此本课题研究大时宽－带宽积的脉冲压缩系统，具有十分重要的工程意义和良好的应用前景。本课题主要将研究线性调频脉冲压缩技术，非线性调频脉冲压缩技术以及相位编码脉冲压缩技术。

1 脉冲压缩技术优势

脉冲压缩技术具有如下几个优点：

·改善雷达的分辨力和检测能力。大时宽带宽信号使得雷达具备了探测远距离、高分辨力。

·宽脉冲的发射避免了产生高峰值功率信号，降低了对雷达发射机峰值功率的要求。

·采用脉冲压缩技术增加雷达的平均功率，减少了雷达的模糊距离。

·增强了系统的抗干扰能力。脉冲压缩雷达发射端可以采用不同的调制波形，接收端采用不同的匹配滤波器，减少了雷达之间的相互干扰。

·脉冲压缩技术为目标识别雷达提供了一种新的方法。为了能够识别目标，只用距离、方位和速度信息是不够的，脉冲压缩技术使得雷达具有更高的分辨力，适用于测绘和目标成像的应用场合。

脉冲压缩已成为现代雷达广泛应用的一种体制。

2脉冲压缩技术的发展

脉冲压缩技术是匹配滤波和相关理论的实际应用，一般采用相关技术实现脉冲压缩，因此脉冲压缩网络就是一个匹配滤波器。

脉冲压缩概念出现于上世纪四十年代，由于技术上的实现困难，直到上个世纪60年代初才开始用到雷达中来。70年代以来，由于理论上的成熟和技术的实现手段日趋完善，使得脉冲压缩技术能广泛的用到雷达中来。经过几十年的发展，脉冲压缩技术无论在信号形式还是在处理技术上都得到了很大的发展。到目前为止，脉冲压缩信号形式已有很多。到目前为止，脉冲压缩可以采用线性调频(LFM)、非线性调频(NLFM)、相位编码(PSK)、频率编码(FSK)和极化编码等方式。但应用最广泛的是线性调频脉冲压缩和相位编码脉冲压缩。本文将重点讨论线性调频，非线性调频和相位编码三种脉冲压缩技术。

线性调频信号是于1945年提出的，是研究最早、应用最广泛的一种脉冲压缩信号。在线性调频信号的脉冲宽度内，信号的频率将随时间作线性变化。线性调频脉冲压缩信号的最大优点是匹配滤波器对信号的多普勒频率偏移不敏感，即当存在频偏的时候，对线性调频脉冲压缩的性能影响不大，大大简化了信号处理系统。但线性调频信号匹配滤波器输出响应的旁瓣较高，为了压低旁瓣，常采用加权处理，但这样又会使主瓣展宽、系统的灵敏度降低。

非线性调频的概念首先于1959年提出。非线性调频信号是信号的频率随时间做非线性变化，它的最突出的优点是用匹配滤波器进行压缩时，可以得到较低的旁瓣而无需加权处理，因而避免了由加权引起的信噪比损失。这样一来，既得到了压缩后的低旁瓣，又避免了主瓣的展宽，从而避免了信噪比损失。但其为多普勒敏感信号。

相位编码脉冲压缩是将具有固定宽度的一个长脉冲，平均分成N个宽度为的子脉冲，子脉冲的相位按方式得到，使每个子脉冲具有不同的初始相位。当相位为0和的时候，称为二相编码，当出现其他情况的时候，称为多相编码。其中二相编码具有良好的邻近目标的距离分辨力和速度分辨力，因此具有一定的应用价值。