項(xiàng)陽(yáng)

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現(xiàn)代相控陣?yán)走_(dá)的搜跟一體化設(shè)計(jì)使得雷達(dá)的信號(hào)帶寬以及發(fā)射和接收時(shí)寬均在很大范圍內(nèi)變化。在使用 FPGA 實(shí)現(xiàn)計(jì)算脈壓時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)多種點(diǎn)數(shù)的脈壓。現(xiàn)提出一種分段脈壓的方法，適用于雷達(dá)的跟蹤工作模式，估計(jì)了改進(jìn)算法的計(jì)算需求，與不分段脈壓的計(jì)算需求進(jìn)行了對(duì)比。相控陣?yán)走_(dá)的搜跟一體設(shè)計(jì)使得信號(hào)工作帶寬，發(fā)射和接收的時(shí)寬種類很多，有的雷達(dá)有幾十種之多。而且發(fā)射和接收信號(hào)的時(shí)寬帶寬積在很大范圍內(nèi)變化，某些收發(fā)信號(hào)的時(shí)寬帶寬積會(huì)很大。

一、脈壓原理

目前的脈沖壓縮雷達(dá)系統(tǒng)中采用的信號(hào)形式一般是線性調(diào)頻信號(hào)、相位編碼信號(hào)以及非線性調(diào)頻信號(hào)，三者比較而言，線性調(diào)頻信號(hào)最容易產(chǎn)生，而且在進(jìn)行脈沖壓縮處理時(shí)，其壓縮脈沖的形狀和信噪比對(duì)多普勒頻移不敏感，可以用一個(gè)匹配濾波器來(lái)處理具有不同多普勒頻移的信號(hào)，這些特性使得線性調(diào)頻信號(hào)在雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，也因此研制出很多的信號(hào)產(chǎn)生方法及處理方法。脈沖壓縮雷達(dá)發(fā)射寬脈沖信號(hào)，接收和處理回波后輸出窄脈沖的雷達(dá)。為獲得脈沖壓縮的效果，發(fā)射的寬脈沖采取編碼形式，并在接收機(jī)中經(jīng)過(guò)匹配濾波器的處理。脈沖壓縮雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)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(guò)一個(gè)匹配濾波器實(shí)現(xiàn)。輸入信號(hào) 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(hào) 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(gè)數(shù)與Hi 一致，得到：

計(jì)算得到 yi’后，前后補(bǔ)零，得到 yi；再將 yi 相加得到 y。實(shí)際計(jì)算時(shí)，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(shí)寬帶寬積發(fā)射信號(hào)，但有較小的距離波門。由于 M 與 N 相差不大，直接計(jì)算會(huì)產(chǎn)生大量不用的數(shù)據(jù)，可以僅計(jì)算有效數(shù)據(jù)部分。其中：

其中：

將Hi’上下的零去掉得到Hi’’ ，同時(shí)將 x 去掉 Hi’上下對(duì)應(yīng)零位置的數(shù)字得到。令

易見(jiàn) yi’ 的有效數(shù)據(jù)部分為 y1。如此將大點(diǎn)數(shù)的脈壓簡(jiǎn)化成k個(gè)小點(diǎn)數(shù)的脈壓。

三、計(jì)算資源比較

?

綜上所示，分段脈壓比直接頻域和時(shí)域脈壓在資源需求上有很大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于搜索與跟蹤的各種波形，選擇相同的分段長(zhǎng)度，可以將脈壓部分的計(jì)算邏輯統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的復(fù)用。

四、結(jié)語(yǔ)

研究了雷達(dá)回波的脈壓在搜索和跟蹤狀態(tài)下的特性。根據(jù)特性提出了各自的分段脈壓方法。并對(duì)直接脈壓與分段脈壓需要的計(jì)算資源情況進(jìn)行了對(duì)比。分段脈壓在雷達(dá)回波的脈壓過(guò)程中能夠降低計(jì)算、存儲(chǔ)資源的需求。