脉冲信号chirp

1.脉冲信号

当前使用的大多数雷达是脉冲型的,即在很短的间隔内发射非常大的射频能量脉冲串,然后等待范围内任何目标的回波的系统。根据这些回波,可以确定目标的位置,大小,类型和移动。脉冲雷达的用途从气象观测,机场飞行控制,盲人旅行辅助设备和车辆碰撞设备扩展到军事远程测绘雷达,战场雷达和其他检测系统。


2.工作原理

短雷达脉冲的高频内容,或带宽,说明了它的高分辨率能力。傅里叶分析的结果是,一个恒定载频的长脉冲所包含的带宽很窄,因此分辨率很差。然而,这个长信号的频谱可以通过引入调制来显著地扩大。为了有效地利用发射管,这种调制必须采取频率调制(FM)的形式。通过这种方法,我们可以引入长时间信号包络内的短脉冲的倍频特性。雷达系统的线性度允许人们在雷达接收机中通过适当的相位均衡来实现这种较短脉冲的潜力。该系统的达林顿模型如图1所示。所述发射信号由每个具有唯一载频fn的相邻脉冲序列组成。

假设,雷达不再发射单个频率脉冲,而是依次发射四个离散频率,形成整个发射脉冲。在时间T传输第一个频率(f 1),然后在时间T传输频率f 2,然后在时间T传输f 3,最后在时间T传输f 4。每个频率的时间长度T(以微秒为单位)传输是相同的。接收机对目标返回频率f 1,f 2,f 3和f 4使用四个单独的滤波器和检测器。然后,以使所有输出“堆积”或在时间上重合的方式对四个检测器的输出进行时间延迟。因此,f 1 延迟3T秒,f 2延迟2T秒,f 3延迟T秒,并且f 4不延迟。总输出脉冲宽度为T秒。但是,原始发送的脉冲长4T秒。因此,分辨率提高了四倍,而传输能量却没有减少。

分辨率由每个单独的检测器接收到的信号确定,脉冲宽度仅为T微秒。对于常规雷达,返回脉冲必须为4T微秒宽。

rp雷达是一种发射扫频信号,从目标接收扫频信号,然后延迟信号的方式,以使返回信号及时得到压缩,从而得到短而强烈的返回信号。扫频信号称为线性调频信号。最终的窄脉冲称为去毛刺,塌陷或压缩信号。

在线性调频雷达中,会产生所需分辨率的(sin x / x)脉冲,并使其通过网络以产生扫频信号。然后,该信号以所需的高功率电平以微波频率传输。然后接收回波回波并通过第二个延迟网络,以获得与初始(sin x / x)脉冲相同形状和分辨率的回波。在此过程中,获得了范围,分辨率和峰值功率要求的显着改善。


图1-(a)模型chirp雷达相邻脉冲组成,每个脉冲具有一个独特的频率。(b)适用于(a)信号的延迟均衡器。这个网络的输出本质上是一个振幅增加的脉冲,脉冲宽度为r秒。该网络在fn<fn+1特殊情况进行说明。


图适用于chirp的网络时延与频率特性;理想情况下,这个网络被选择具有平损特性 脉冲宽度约为1/ a,振幅增加由VD给出,其中D = TA称为色散因子。

参考文献:The Theory and Design of Chirp Radars By J. R. KLAUDER, A. C. PRICE, S. DARLINGTON and W. J. ALBERSHEIM

(Manuscript received April 5, 1960)

陆续翻译中....

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