雷達信號處理中分段脈沖壓縮技術研究

項陽

（身份證號碼4206211985****7735）

現代相控陣雷達的搜跟一體化設計使得雷達的信號帶寬以及發射和接收時寬均在很大范圍內變化。在使用 FPGA 實現計算脈壓時，需要實現多種點數的脈壓。現提出一種分段脈壓的方法，適用于雷達的跟蹤工作模式，估計了改進算法的計算需求，與不分段脈壓的計算需求進行了對比。相控陣雷達的搜跟一體設計使得信號工作帶寬，發射和接收的時寬種類很多，有的雷達有幾十種之多。而且發射和接收信號的時寬帶寬積在很大范圍內變化，某些收發信號的時寬帶寬積會很大。

一、脈壓原理

目前的脈沖壓縮雷達系統中采用的信號形式一般是線性調頻信號、相位編碼信號以及非線性調頻信號，三者比較而言，線性調頻信號最容易產生，而且在進行脈沖壓縮處理時，其壓縮脈沖的形狀和信噪比對多普勒頻移不敏感，可以用一個匹配濾波器來處理具有不同多普勒頻移的信號，這些特性使得線性調頻信號在雷達系統中的應用非常廣泛，也因此研制出很多的信號產生方法及處理方法。脈沖壓縮雷達發射寬脈沖信號，接收和處理回波后輸出窄脈沖的雷達。為獲得脈沖壓縮的效果，發射的寬脈沖采取編碼形式，并在接收機中經過匹配濾波器的處理。脈沖壓縮雷達的優點是能獲得大的作用距離和具有很高的距離分辨力。

本文研究的脈壓通過一個匹配濾波器實現。輸入信號 x 為 N 階行向量，匹配濾波器 h 為 M 階行向量，y 為 M+N-1 階行向量。N×（M+N-1）階矩陣 H 為：

則輸出信號 y=XH。

二、分段脈壓

（一）搜索模式分段脈壓

在搜索模式下，M<

其中 x1，x2，xk 分別為 n1，n2，nk 階的行向量。H1，H2，Hk為如下形式的矩陣

將前后的 0 去掉，得到H1’，H2’，H3’ 。令yi=[0 yi’ 0]，其中前后零的個數與Hi 一致，得到：

計算得到 yi’后，前后補零，得到 yi；再將 yi 相加得到 y。實際計算時，僅需把重疊的部分相加即可。

（二）跟蹤模式分段脈壓

在跟蹤模式下，M 與 N 相差不大，較大的時寬帶寬積發射信號，但有較小的距離波門。由于 M 與 N 相差不大，直接計算會產生大量不用的數據，可以僅計算有效數據部分。其中：

其中：

將Hi’上下的零去掉得到Hi’’ ，同時將 x 去掉 Hi’上下對應零位置的數字得到。令

易見 yi’ 的有效數據部分為 y1。如此將大點數的脈壓簡化成k個小點數的脈壓。

三、計算資源比較

?

綜上所示，分段脈壓比直接頻域和時域脈壓在資源需求上有很大的優勢。對于搜索與跟蹤的各種波形，選擇相同的分段長度，可以將脈壓部分的計算邏輯統一，實現計算資源的復用。

四、結語

研究了雷達回波的脈壓在搜索和跟蹤狀態下的特性。根據特性提出了各自的分段脈壓方法。并對直接脈壓與分段脈壓需要的計算資源情況進行了對比。分段脈壓在雷達回波的脈壓過程中能夠降低計算、存儲資源的需求。