[发明专利]一种多扫频雷达信号的产生及压缩方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达探测技术领域，特别涉及一种多扫频雷达信号的产生及压缩方法。

背景技术

雷达系统主要通过传输电磁波能量到目标，然后测量回波延迟以及多普勒频移获得目标的距离和速度信息。简单脉冲雷达可以获得良好的收发隔离，但是存在距离分辨率与最大探测距离之间的矛盾。为了达到较高的距离分辨率，需要减小脉冲宽度，而增大发射能量，保证最大探测距离。这样在极短时间内的信号功率非常大，不但使得发射机实现难度变大，而且对周围电磁环境的影响严重。脉冲压缩技术是一种利用对雷达信号进行相位补偿以实现所有频率信号在时间轴上压缩的技术。它使得雷达信号分辨率只与信号带宽有关，而与脉冲宽度无关。脉冲压缩技术的实现大大降低了雷达信号发射机的功率，同时也使得信号的频谱得到充分利用。

图1为不同雷达信号对应的时间—频率—功率密度关系图。其中简单脉冲信号是单载频信号，为了满足较好距离分辨率以及较远的探测距离，只能降低脉冲宽度，增加信号功率，所以在时间-频率-功率密度图上，呈现一个很高的柱状。对于单载频相位编码信号以及线性调频信号，它们分别是一条沿时间轴的横条状和沿时间频率的斜条状功率密度。脉冲压缩技术能使得这些不同时间和频率上的能量压缩到一个时刻上，所以这两种信号分别将功率分布在了不同时间以及频率上，使得单位时间单位频点上的功率大大降低，但是经过能量压缩后，他们仍能实现高距离分辨率以及远探测距离。同样，Jankirman.M研究并应用了多载频线性调频技术,Levanon提出将OFDM信号应用在雷达中，设计了应用于雷达的MCPC(多载频互补相位编码)信号，它们均成功地将功率分布在时频上，保证时间带宽积的条件下，减小了时频域上的功率密度。

但是随着现在无线电应用的进一步推广，对电子设备发射功率密度提出了更高的要求，希望设备的单位时间单位频点上的功率密度更低，所以寻找一种更优化的雷达信号产生方法或者处理方式是雷达发展的必然趋势。另外，一般信号的频谱利用率不高，易受到干扰，虽然MCPC雷达信号具有较高的频谱利用率，但是对多普勒频移较为敏感，正交性容易被破坏，而且信号的产生和处理比传统的信号处理方式复杂。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种多扫频雷达信号的产生及压缩方法，其主要解决雷达信号时频域上功率密度过大，频谱利用率不高的问题。根据本发明产生的多扫频雷达信号，其能量分布在时间和频率上复用的多扫频信号上，而且保证了雷达的距离分辨率以及探测距离；不同于多载频线性调频技术，多扫频信号的扫频带宽相对于载频可忽略，而且多扫频信号满足扫频信号在时间和频率上同时复用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种多扫频雷达信号的产生方法，包括以下步骤：

步骤1、利用CORDIC产生单个恒定幅度扫频信号g₀的数字信号g₀(n)；

步骤2、根据实际需要确定多扫频信号的时间间隔t_b，并将g₀(n)循环移位(m-1)t_b(1≤m≤M)的时间长度，形成M个扫频数字信号g_m(n)；

步骤3、将M个扫频信号g_m(n)在数字域相加得到时间频率同时复用多扫频信号g(n)=Σm=1Mgm(n);]]>

步骤4、将g(n)进行数模转换得到g(t)，对模拟信号g(t)进行放大滤波得到多扫频雷达信号，并将其作为发射信号通过天线发送出去。

一种对上述的多扫频雷达信号进行压缩的方法，包括以下步骤：

步骤1、采用发射信号中的一段频率复用多扫频信号的共轭转置作为冲激响应；

步骤2、对冲激响应进行频率加权；

步骤3、采用加权后的冲激响应对多扫频回波信号进行匹配滤波；