雷达信号处理中分段脉冲压缩技术研究

项阳

（身份证号码4206211985****7735）

现代相控阵雷达的搜跟一体化设计使得雷达的信号带宽以及发射和接收时宽均在很大范围内变化。在使用 FPGA 实现计算脉压时，需要实现多种点数的脉压。现提出一种分段脉压的方法，适用于雷达的跟踪工作模式，估计了改进算法的计算需求，与不分段脉压的计算需求进行了对比。相控阵雷达的搜跟一体设计使得信号工作带宽，发射和接收的时宽种类很多，有的雷达有几十种之多。而且发射和接收信号的时宽带宽积在很大范围内变化，某些收发信号的时宽带宽积会很大。

一、脉压原理

目前的脉冲压缩雷达系统中采用的信号形式一般是线性调频信号、相位编码信号以及非线性调频信号，三者比较而言，线性调频信号最容易产生，而且在进行脉冲压缩处理时，其压缩脉冲的形状和信噪比对多普勒频移不敏感，可以用一个匹配滤波器来处理具有不同多普勒频移的信号，这些特性使得线性调频信号在雷达系统中的应用非常广泛，也因此研制出很多的信号产生方法及处理方法。脉冲压缩雷达发射宽脉冲信号，接收和处理回波后输出窄脉冲的雷达。为获得脉冲压缩的效果，发射的宽脉冲采取编码形式，并在接收机中经过匹配滤波器的处理。脉冲压缩雷达的优点是能获得大的作用距离和具有很高的距离分辨力。

本文研究的脉压通过一个匹配滤波器实现。输入信号 x 为 N 阶行向量，匹配滤波器 h 为 M 阶行向量，y 为 M+N-1 阶行向量。N×（M+N-1）阶矩阵 H 为：

则输出信号 y=XH。

二、分段脉压

（一）搜索模式分段脉压

在搜索模式下，M<

其中 x1，x2，xk 分别为 n1，n2，nk 阶的行向量。H1，H2，Hk为如下形式的矩阵

将前后的 0 去掉，得到H1’，H2’，H3’ 。令yi=[0 yi’ 0]，其中前后零的个数与Hi 一致，得到：

计算得到 yi’后，前后补零，得到 yi；再将 yi 相加得到 y。实际计算时，仅需把重叠的部分相加即可。

（二）跟踪模式分段脉压

在跟踪模式下，M 与 N 相差不大，较大的时宽带宽积发射信号，但有较小的距离波门。由于 M 与 N 相差不大，直接计算会产生大量不用的数据，可以仅计算有效数据部分。其中：

其中：

将Hi’上下的零去掉得到Hi’’ ，同时将 x 去掉 Hi’上下对应零位置的数字得到。令

易见 yi’ 的有效数据部分为 y1。如此将大点数的脉压简化成k个小点数的脉压。

三、计算资源比较

?

综上所示，分段脉压比直接频域和时域脉压在资源需求上有很大的优势。对于搜索与跟踪的各种波形，选择相同的分段长度，可以将脉压部分的计算逻辑统一，实现计算资源的复用。

四、结语

研究了雷达回波的脉压在搜索和跟踪状态下的特性。根据特性提出了各自的分段脉压方法。并对直接脉压与分段脉压需要的计算资源情况进行了对比。分段脉压在雷达回波的脉压过程中能够降低计算、存储资源的需求。