多相编码信号的脉冲压缩技术研究

摘要

传统的雷达系统在探测距离与目标分辨率两者上存在着不能解决的冲突，为了解决这个问题，促使了脉冲压缩技术快速发展，它主要的工作原理是将发射的宽脉冲信号压缩成窄脉冲信号进行处理。脉冲压缩信号主要包括线性调频信号、二相编码信号以及多相编码信号。其中多相编码信号在它们之中具有更低的旁瓣特性与较强的多普勒容忍性。而P4码又是多相码中的性能良好者，故在本文中，涉及到的多相码仿真均是采用P4码。
　　本文主要研究了脉冲压缩技术、多相码的信号特性、多相码的旁瓣抑制方法以及脉冲压缩系统的硬件实现。首先介绍了脉冲压缩技术原理并对比了实现脉冲压缩系统的两种不同方法。深入分析了弗兰克码以及P相码（主要是P4码）等典型多相码的基本特性及其模糊函数。由于采用脉冲压缩后会产生距离旁瓣从而影响了雷达对目标的判断，故针对多相码深入分析了三种经典的旁瓣抑制方法，它们分别为:窗函数加权、滑窗二采样处理以及基于二阶锥规划设计失配滤波器，仿真结果表明了这三种方法在多相码旁瓣抑制上的有效性。结合P4码的逐点倒相性，提出另两种改进的滑窗方法:二阶三点滑窗法与五点对称滑窗法，仿真结果证明了这两种方法能获得良好的旁瓣抑制性能与较好的多普勒容忍性。接着针对多相码提出采用FTF算法设计失配滤波器，通过仿真分析，得出通过该方法能获得较强的旁瓣抑制性能，并且具有计算量小、收敛速度快等优点。最后，选择使用FPGA做为平台实现频域脉压模块，并使用Modelsim对所设计模块进行仿真，证明了该模块的正确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究动态

1．3 论文主要工作及内容安排

2 相位编码信号的相关理论分析

2．1 脉冲压缩原理介绍

2．2 脉冲压缩系统的实现方式

2．2．1 时域卷积法

2．2．2 频域快速卷积法

2．3 模糊函数与模糊图

2．4 多相码信号基础分析

2．4．1 相位编码信号的模糊函数

2．4．2 弗兰克码及其模糊函数

2．4．3 P相码及其模糊函数

2．5 本章小结

3 多相编码信号的旁瓣抑制方法

3．1 旁瓣产生原因及旁瓣抑制方法的性能指标

3．2 直接窗函数加权法

3．2．1 窗函数加权法的原理

3．2．2 常见的窗函数分析

3．2．3 窗函数加权分析

3．3 滑窗二采样处理法

3．3．1 滑窗二采样处理法原理

3．3．2 滑窗二采样处理法性能分析

3．4 基于二阶锥规划的旁瓣抑制方法

3．4．1 二阶锥规划的简介

3．4．2 二阶锥规划在多相码旁瓣抑制上的应用

3．5 本章小结

4 改进的多相编码信号旁瓣抑制方法

4．1 多点滑窗处理法

4．1．1 P4码的逐点倒相性

4．1．2 二阶三点滑窗处理法

4．1．3 五点对称滑窗处理法

4．2 快速横向滤波器处理法

4．2．1 信号的重构模型

4．2．2 快速横向滤波器算法的结构

4．2．3 FTF算法中四个横向滤波器的矢量空间法描述

4．2．4 FTF自适应算法的时间更新

4．2．5 FTF自适应算法流程

4．2．6 FTF自适应算法的性能分析

4．3 本章小结

5 脉冲压缩系统的设计与实现

5．1 脉冲压缩系统的设计

5．1．1 数字下变频的原理及应用

5．2 脉冲压缩系统的硬件实现及仿真

5．3 本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目