高分辨率低功率雷达脉冲压缩技术

ChandanSingh d Rawat¹和Anuja d . Sarate²

副教授,电子产品和部门电信,V.E.S.I.T, Chembur,孟买,印度
PG的学生,电子产品和部门电信,V.E.S.I.T, Chembur,孟买,印度

文摘

脉冲压缩技术在雷达系统中使用效果的好处大范围长时间脉冲的探测能力和高的距离分辨率能力短期脉冲与低功耗。本文给出了这些技术的细节,达到高距离分辨率和低旁瓣峰值水平在不同噪声情况下,多普勒频移和多个目标环境。三个非常重要的雷达脉冲压缩技术称为多相,双相和线性调频(lem)编码是探讨了考虑各种参数。

关键字

雷达脉冲压缩(PC)、峰值旁瓣电平(PSL),距离分辨率,旁瓣。

介绍

雷达是无线电探测和测距的缩写。这是一个电磁系统用于检测和定位对象由发射和接收电磁信号的回声对象在其报道[1]。信号处理依赖于特征从目标信号和干扰信号之间的差异[2],[3]。距离分辨率和最大射程检测是雷达波形设计的两个重要因素。雷达距离分辨率的能力分离密集目标并与波形的脉冲宽度有关。脉冲宽度越窄越好是距离分辨率。但是,如果脉冲宽度减少,在脉冲的能量减少,因此最大射程检测得到减少。为了克服这个问题,脉冲压缩技术是雷达系统中使用。第一节介绍雷达和雷达脉冲压缩。第二节讨论了雷达脉冲压缩技术上的几个期刊论文。 The Need of Pulse Compression is explained in Section 3. Section 4 gives an idea about the Radar signals. The different Pulse Compression techniques are explained in Section 5. Section 6 discusses the comparison of all the techniques based on computer simulation results and the conclusion in Section 7.

文献调查

本节包括文献调查的几个期刊论文的贡献上完成雷达脉冲压缩技术在雷达的发展。

VijayRamya k . et al。[10]提出了一种新的多相编码的脉冲压缩技术。在提出技术应用振幅加权的组合输入信号和一比特的移动版本的输入信号。这种技术产生更好的峰值旁瓣比(PSL)和集成的旁瓣比(ISL)比其他所有传统的旁瓣还原技术。在仿真结果的性能吸引过滤器,不对称的幅度加权和加权技术而提出的技术。主瓣分裂吸引过滤器的主要缺点是消除在这个技术和实现,并且有一个最小信噪比信噪比损失。

脉冲压缩雷达理论,旁瓣减少使用合成一些适当的非线性调频(NLFM)法律代表了主要的研究方向。所以为了保证旁瓣抑制,充足的NLFM信号合成算法提出了基于固定相原理。Iulian-Constantin Vizitiu[11]取得实验结果,证实了显著降低旁瓣没有必要应用一些加权技术。分析合成NLFM法律的模糊度函数工具也是[11]中讨论。

脉冲压缩通常是一个合适的替代短脉冲波形除非长最小范围时可能是一个问题或最大免疫转发器ECM(电子对抗)。脉冲压缩雷达,除了克服峰值功率限制,EMC(电磁兼容)有一个优势,他们可以更加宽容的相互干扰。这是通过允许每个脉冲压缩雷达运行在一个给定的范围有其自己的特点调制和自己的特定的匹配滤波器。h·a . et al说。[12](lem)实现线性调频数字脉冲压缩技术使用(FPGA)有着独特的优势比其他特定于应用程序的集成电路(ASIC)。FPGA提供灵活性,例如,重新配置在毫秒和允许一个完整的单芯片解决方案。

需要脉冲压缩

脉冲压缩是一个重要的信号处理技术[9]中使用的雷达系统,以减少雷达脉冲的峰值功率通过增加脉冲的长度,在不牺牲的距离分辨率更短的脉冲[5]。图1展示了两个脉冲能量相同与不同的脉冲宽度和峰值功率。得到更大范围的优点长脉冲的探测能力和更好的距离分辨率的能力短脉冲,脉冲压缩技术用于雷达系统[1]。

雷达信号

在雷达系统中一个特定的波形是第一个决定对于一个给定的应用程序,它是用来设计最优检测系统。波形应该提供最少的不确定性或模糊性时,反射信号被用来提取的信息范围,真正目标的速度和数量存在于环境。不同类型的信号,这些大多是用于雷达系统讨论了[6]。这些是调频信号和相位编码信号。

线性调频(lem)信号中使用的大多数雷达系统实现宽操作带宽。在这种情况下,频率增加(啁啾)或减少(啁啾)线性脉冲。瞬时频率是时间的线性函数,因此被称为线性频率调制。图3说明了线性调频脉冲波形的瞬时频率,清洁工f0 f1。

脉冲压缩技术

如果脉冲允许需要超过两个值,它被称为多相代码。多相的阶段代码选择以这样的方式,其ACF应该更低的旁瓣。二进制编码阶段相比有更好的距离分辨率lem [1]。双相编码很容易生成和相关器对这些代码是非常简单的。但双相编码的压缩输出相关的这些代码的时候距离旁瓣更容易产生多普勒频移。脉冲压缩技术的应用取决于如何有效地与它减少了距离旁瓣压缩波形。可用巴克码的数量非常少,因此严重遭受安全问题。除了双相码,多相编码和频率调制编码也在雷达系统中使用。PSL的多相码低于双相码。频率调制和多相码多普勒宽容和双相码相比少了距离旁瓣。

线性调频脉冲波形在大多数实际雷达系统的广泛使用,因为它是比相位编码信号的多普勒宽容。压缩线性调频信号接收器将会产生一系列的旁瓣周围mainlobe和第一个旁瓣发生在13分贝水平低于mainlobe的顶峰。图6是一个典型的线性调频信号及其自相关函数[4]。距离旁瓣固有的脉冲压缩机制的一部分,他们由于突然上升信号频谱发生。在线性调频、非线性线性调频(NLFM)可用于传输不需要任何重的接收机来克服失配损耗,但NLFM信号更受多普勒频移和很难比线性调频脉冲信号的设计。

相位编码波形更兼容的数字一代和压缩[1]。然而多相编码敏感的多普勒频移。要解决这个问题多相编码来源于调频脉冲的相位历史[1]。代码如弗兰克,P1和P2来自一步近似线性调频波形。这些代码提供更低的峰值旁瓣比最好的双相码[1]提供的一个特定的长度。两个多相编码,P3和P4来源于线性调频信号。这些代码更比P1和P2码多普勒宽容。当多普勒频移为零的这些技术大大降低了旁瓣压缩脉冲。光栅叶出现在ACF的弗兰克和P1代码与多普勒频移的增加。P3, P4代码有更好的旁瓣和多普勒频移特征。

结果与讨论

脉冲压缩技术的目的是实现显著低PSL以经济的方式和可接受的距离旁瓣。中使用的类型的波形技术决定雷达系统的成本和复杂性。不同方法的效率评估PSL的硬件复杂性和信噪比损失与匹配滤波器。基于这些问题,Matlab仿真结果获得了PSL的所有技术,这说明有几种雷达脉冲压缩技术的比较。使用Matlab仿真进行v。2010年的所有代码。

图7说明PSL lem代码。看到这里获得的PSL是13.5 db下主瓣,是非常高的。如此高的PSL会导致屏蔽的弱目标。也mainlobe很宽。脉冲宽度越窄越好是距离分辨率,所以它显示了线性调频脉冲代码发现的距离分辨率很差。

图8说明了巴克PSL代码。它显示了从这个fig.巴克码的PSL是-22.8 db低于线性调频的代码。巴克码mainlobe宽度却降低了和非常狭窄。这表明巴克码具有良好的距离分辨率相对于线性调频的代码。

无花果9、10和11代表弗兰克,PSL P1和P2代码分别为-28.5 db。从所有这些无花果,这些代码非常窄带mainlobe宽度和线性调频脉冲和巴克码PSL相比非常低。于是弗兰克,P1和P2代码具有良好的距离分辨率和自PSL弗兰克,P1和P2代码是非常低的,所以也无法掩盖弱目标。

无花果12和13显示了P3和P4 PSL编码分别是最低的所有代码和-31.7 db。这些代码也非常狭窄mainlobewidth像弗兰克,P1和P2代码但更多的优势是,P3和P4的PSL获得3 db低于弗兰克,P1和P2代码。这是P3和P4代码的好处,他们的最低PSL的所有代码。

表2包含结果PSL双相,线性调频和多相码。P3和P4的PSL多相码发现最低的所有脉冲压缩的代码。

结论

本文的优缺点不同称为线性调频脉冲压缩技术,双相及多相码被考虑的重要参数如mainlobe宽度、距离分辨率和PSL。所有模拟的结果说明多相编码有最低峰值旁瓣电平(PSL)与双相码和线性调频编码相比,双相码和多相码相比有更好的距离分辨率lem但线性调频和mainlobe宽度更宽更少数量的距离旁瓣比其他代码。所以多相码在雷达脉冲压缩比是由于更好的距离分辨率和PSL最低。

引用

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