低旁瓣脉冲压缩技术研究

摘要

在现代雷达系统中，由于脉冲压缩能够很好的解决雷达的探测距离和距离分辨力之间的矛盾，是以被广泛应用。而在进行脉压处理的过程中，信号波形的选择又对脉压结果产生至关重要的影响，因此，设计性能良好的波形信号非常必要。目前线性调频信号（LFM）、非线性调频信号（NLFM）以及相位编码信号是应用比较广泛的三种脉压信号。本文将主要对这三种信号进行介绍，并重点对NLFM信号的波形设计进行仿真研究。
　　相较于LFM信号， NLFM信号由于不用加权就可以获得很低的主副瓣比，因此不存在信噪比损失和主瓣展宽等问题。但是在实际雷达应用中，比如某些新型天气雷达，由于地面能反射高达-55dB的杂波，为了测量雨水强度，必须使输出的归一化旁瓣电平达到-60dB以下，而直接对非线性调频信号进行匹配滤波，在合理选取窗函数和其他雷达参数的情况下，最终的主副瓣比也只能达到-40dB左右，因此研究如何进一步降低信号的旁瓣电平很有实际意义。
　　本文重点对NLFM信号的低旁瓣脉冲压缩进行了深入研究，并给出了几种优化波形设计的方法；首先介绍了利用传统的相位逗留原理基于窗函数反求来设计波形，仿真结果表明，通过该方法设计的波形，对它进行脉冲压缩之后，其主副瓣比可以达到-42dB左右；其次，仿真分析了另一种优化脉压性能的方法：基于谱修正技术，所谓的谱修正，就是使压缩输出更逼近理想的窗函数，通过对该方法进行仿真发现，谱修正技术可以一定程度的抑制信号的旁瓣电平；然后在此基础上，提出了另一种波形设计方法：基于连续非线性调频函数的非线性调频信号的设计，通过对其进行仿真可以发现，只要合理选取调频函数的参数以及窗函数，最终的旁瓣电平可以得到很好的抑制，但是由于有窗函数的加入，一定的信噪比损失和主瓣展宽是无法避免的；最后还介绍了一种基于幅度加权的非线性调频信号的波形设计方法，在允许一定的信噪比损失和主瓣展宽的前提下，该方法也可以很好的降低信号的副瓣电平。

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第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 本论文的结构安排

第二章 脉冲压缩原理

2.1 脉冲压缩基本理论

2.2 匹配滤波与低旁瓣脉冲压缩概述

2.3 脉冲压缩基本方法

2.4 本章小结

第三章 常规信号的脉冲压缩以及仿真分析

3.1 LFM信号的基本特性以及脉冲压缩处理

3.2 LFM信号的距离旁瓣抑制方法以及仿真结果分析

3.3 LFM信号的性能分析

3.4 几种常见的相位编码信号

3.5 相位编码信号的脉冲压缩

3.6 相位编码信号的旁瓣抑制方法以及仿真结果分析

3.7 相位编码信号的多普勒容限

3.8 本章小结

第四章 NLFM信号的低旁瓣脉冲压缩以及仿真结果分析

4.1 相位逗留原理简介

4.2 基于连续非线性调频函数的NLFM信号的设计

4.3 基于窗函数加权的NLFM信号的波形设计

4.4 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果