1.3.3接收器
单个散射体的回波波形呈以下形式。
这里,振幅调制器a(t )仅表示脉冲的包络。 接收机处理的主要功能是将雷达信号中承载信息的部分转换到基带,目的是测量。
接收机的信号被分类为两个通道。 在同相“I”信道上混合接收信号和振荡器(本地振荡器)的信号。 该混合产生了和频率和差频率两个频率分量:
其中,低频分量由低通滤波器滤波,只留下调制项。
另一个频道是“Q”为正交频道。 q通道的混合输出
低通滤波后留下调制项。
图1.2普通正交信道接收机的结构
为什么I和q两个信道都需要,是因为只有这两个信道中的一个不能提供足够的信息来模糊地决定相位调制。
另一个等价的复指数信号可以表示为:
要求:
I、q信道在信号的带宽范围内必须具有完全相同的传递函数,并且解调I、q信道信号的振荡器的信号必须完全正交。
1.4雷达信号处理的通用主线
雷达能否对环境中目标进行检测、跟踪、成像,除了受目标、环境、雷达自身的影响外,还与这些物体的反射回波方式有关。 两个最基本和最重要的信号质量测度是SIR和分辨率。
1.4.1信干比和积累
信号、希望信号、干扰信号。 信道比的定义是期望信号功率与干扰信号功率之比。
干扰信号几乎总是被建模为随机过程,功率等于其均方值。 如果干扰信号的平均值为零,则干扰信号的功率也等于干扰的方差。
例如,复正弦波信号是hxsdxf复白噪声,如果其平均值的方差是,则它们的和信号的SIR将是
在实信号情况下,平均SIR是因为振幅为a的实值正弦波或馀弦波的平均功率为。
SIR 影响什么:
可能影响检测、跟踪、成像的改善一般与SIR有关,SIR增加,雷达成像时的SIR直接影响图像对比度和动态范围。 1.4.2分辨率
在考虑两个等强度的散射体的情况下,认为它们可以被识别,只要它们能够在系统的输出端产生两个分离的可识别的信号。 的概念适用于距离、横向、多普勒频移、速度和到达角。 为了清楚地区分两个频率,频率间隔需要大于yxdwd宽度。
雷达的分辨率反过来决定了分辨率单元的尺寸。
普通距离分辨率仅适用于未调制的固定频率脉冲。
当方位维和俯仰维的角分辨率由同一平面上的天线波束带宽决定时(
dB波束带宽 )。横向分辨率 。
注意:1)文献中通常没有明确指出需要给定的是单程还是双程3dB波束带宽,对于单基雷达应该采用双程波束带宽。
2)横向分辨率是随距离线性增加的,距离分辨率为一常量
3)横向分辨率可以通过信号处理技术得到改善,使其远远优于的极限,且不随距离变化。
雷达分辨单元的体积V近似于3dB天线主瓣对应的总立体角与距离分辨率的乘积。对于一个方位和俯仰波束带宽分别为 的椭圆状波束,有
(近似大27%,仍被广泛使用)
1.4.3数据积累和相位历程建模
为改善SIR,可采取的方法是积累(相干积累和非相干积累)。前者是对复(幅度和相位)数据进行积累,后者只是对幅度(平方或对数)进行积累。
对于N个测量值进行相干积累会使SNR改善N倍,与之对应的增量为积累增益。确实,增加SNR能够改善目标检测和参数估计的性能。代价是采集联合处理这N个脉冲数据所需要的额外时间,能量和计算量等。
1.4.4带宽扩展
傅里叶变换的尺度性质:信号在时域的增长导致了在频域的压缩。在频率变宽,时域就一定会变窄。
所以改善距离分辨率需要增加波形带宽(对应的频率),这促使了设计者采用相位和频率调制的带宽波形代替简单脉冲。改善横向分辨率需要以较宽的角度区间观测场景,增加横向的空间频率带宽。改善速度(多普勒)分辨率需要较长的观测时间,改善角度分辨率可以通过采用更大的孔径(天线)实现。
1.5基本雷达信号处理概述
信号处理的运算可以大致分为:信号调节和干扰抑制、成像、检测和后处理
典型的快时间信号处理运算:数字I/Q信号的形成,波束形成、脉冲压缩或匹配滤波、灵敏度时间控制。
雷达信号处理运算的下一个层次是多个脉冲数据运算。
1.5.3信号调节和干扰抑制
主要包括了固定或自适应的波束形成、脉冲压缩、杂波滤波和多普勒处理,是为了使雷达数据变得更干净。
脉冲压缩是为了解决系统灵敏度与分辨率的矛盾。
杂波滤波和多普勒处理都是抑制杂波、提高运动目标检测性能的技术。杂波滤波通常采用运动目标显示(MTI)的形式。
1.5.5检测
雷达信号处理最基本的功能是检测感兴趣的目标是否存在。需要采用统计模型,比如阈值检测。
第一章基本内容如上,当然要完全学习的,还是推荐买一本书