雷达发射LFM 信号时,脉冲压缩公式的推导与 Matlab 仿真实现雷达测距 .pdf

雷达发射 LFM 信号时，脉冲压缩公式的推导与

Matlab 仿真实现雷达测距。

摘 要：基于 MATLAB 平台以线性调频信号为例通过仿真研究了雷达信号处

理中的脉冲压缩技术。在对线性调频信号时域波形进行仿真的基础上介绍了数字

正交相干检波技术。最后基于匹配滤波算法对雷达回波信号进行了脉冲压缩仿

真，仿真结果表明采用线性调频信号可以有效地实现雷达回波信号脉冲压缩、实

现雷达测距并且提高雷达的距离分辨力。

关键词：线性调频，脉冲压缩，数字正交相干，匹配滤波。

When radar transmits LFM signal, the pulse

algorithm of radar echo signal of pulse compression simulation, the simulation results

show that the linear FM signal can effectively realize the radar echo signal of pulse

compression radar, improve the range resolution.

Key word: Linear frequency modulation,pulse compressiondigital,quadrature

coherence,matched filtering.

1、引言

1.1 雷达起源

雷达的出现，是由于二战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测

空中金属物体的雷达（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。二战期间，雷

达就已经出现了地对空、空对地（搜索）轰炸、空对空（截击）火控、敌我识别

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内容都在不断地拓展。目前，雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器

发展到了雷达、红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。

当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式

下对目标进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系

统内部完成的。自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机

和 JSTARS 这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来

战场上的信息指挥中心。

雷达(Radar)是英文 “Radio Detection and Ranging”缩写的译

音,意思是无线电检测和定位。近年来更广义的 Radar 的定义为:利用电磁波对目

1.2 雷达的发展历程

雷达技术首先在美国应用成功。美国在 1922 年利用连续波干涉雷达检测到

木船，1933 年 6 月利用连续波干涉雷达首次检测到飞机。该种雷达不能测距。

1934 年美国海军开始发展脉冲雷达。英国于 1935 年开始研究脉冲雷达，1937

年 4 月成功验证了 CH（Chain Home）雷达站，1938 年大量的 CH 雷达站投入运

行。英国于 1939 年发展飞机截击雷达。1940 年由英国设计的 10cm 波长的磁控

管由美国生产。磁控管的发展是实现微波雷达的最重要的贡献

美国开发微波雷达，在二次世界大战末期生产出了 10cm 的 SCR-584 炮瞄雷达，

使高射炮命中率提高了十倍。二战中，俄、法、德、意、日等国都独立发展了雷

率管、脉冲多卜勒雷达、微波接收机低噪声放大器（低噪声行波管、量子、参量、

隧首二极管放大器等）、相控阵雷达。七十至九十年代，由于发展反弹道导弹、

空间卫星探测与监视、军用对地侦察、民用环境和资源勘测等的需要，推动了雷

达的发展。出现了合成孔径雷达（SAR），高频超视距雷达（OTHR），双/多基地

雷达，超宽带（UWB）雷达，逆合成孔径雷达（ISAR），干涉仪合成孔径雷达（InSAR），

综合脉冲与孔径雷达等新技术新体制。

早期的雷达天线是固定的、无方向的阵列，只有距离信息。天线在一定的时

间间隔内发射射频脉冲，将接收到的回波放大，并在示波器的 CRT 上显示（即常

称的 A 显示），产生一个与目标位置对应的水平线，供雷达操作员识别目标的大

致距离。

2.1 匹配滤波器原理

在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹

配滤波器

，设一线性滤波器的输入信号为

：

其中：

为确知信号，

为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为

输入、输出信号频谱函数：

o

输出噪声的平均功率：

E[n (t)] 

H (