
【計】 pulse compression
脈沖壓縮(Pulse Compression)是一種通過調制信號波形與接收端匹配濾波處理相結合的技術,旨在提升雷達、聲呐等系統的距離分辨率與信噪比。其核心原理是通過對寬脈沖信號進行頻率或相位調制(如線性調頻),并在接收時壓縮為窄脈沖,從而突破傳統脈沖雷達中時寬與帶寬的矛盾。
脈沖壓縮基于時寬-帶寬積理論,數學表達式為:
$$ Delta tau cdot B geq 1 $$
其中$Delta tau$為脈沖時寬,$B$為信號帶寬。通過線性調頻(LFM)等調制手段擴展信號帶寬,再經匹配濾波器壓縮時寬,實現高分辨率探測。
脈沖壓縮是雷達信號處理中的關鍵技術,主要用于解決雷達探測中作用距離與測距精度之間的矛盾。以下從定義、原理、實現方式及數學關系等方面進行解釋:
脈沖壓縮通過發射寬脈沖信號(提高能量以增大探測距離),并在接收端對回波進行壓縮處理,最終輸出窄脈沖(提升距離分辨力)。這種技術結合了寬脈沖的強檢測能力和窄脈沖的高精度特性。
線性調頻(LFM)
發射信號的頻率隨時間線性變化,接收時通過匹配濾波器壓縮脈沖。其數學表達式為:
$$
s(t) = text{rect}left(frac{t}{T}right) e^{j2pi(f_0 t + frac{1}{2}kt)}
$$
其中,$f_0$為載波頻率,$k$為調頻斜率,$T$為脈寬。LFM實現簡單且對多普勒頻移不敏感,應用最廣泛。
相位編碼
将寬脈沖分為多個子脈沖,通過編碼改變各子脈沖的相位。接收時利用匹配濾波原理壓縮信號,典型代表為二相編碼。
非線性調頻
頻率變化非線性,雖能避免加權處理,但設計複雜,實際應用較少。
脈沖壓縮解決了傳統雷達中“寬脈沖能量高但分辨力低”的難題,使雷達兼具遠距離探測與高精度測距能力,成為現代雷達系統的核心模塊。
如需進一步了解具體調制方法或實現細節,可參考權威文獻或雷達信號處理教材。
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