基于Matlab的LFM信号的正交变换和脉冲压缩付银娟摘要:正交变换和脉冲压缩是雷达信号处理中常用的两个基本技术。介绍了正交变换和脉冲压缩的基本原理,并基于Matlab对线性调频信号先后做了这两种处理。其中涉及到采样率和匹配滤波器的选取及脉冲压缩处理中的旁瓣抑制问题,给出了计算机仿真结果。结果证明,脉冲压缩技术可以提高雷达的距离分辨力。关键词:线性调频;正交变换;脉冲压缩;匹配滤波中图分类号:TN91117文献标识码:B文章编号:1004-373X(2007)15-061-03ProcessionsofOrthogonalTransformationandPulseCompressionofLFMSignalBasedonMatlabAbstract:Orthogonaltransformationandpulsecompressionaretwobasictechnologiesinradarsignalprocessing.Inthispaper,itintroducesthebasicprinciplesoforthogonaltransformationandpulsecompression,andrealizessuccessivelythetwoprocessestoLFMsignalbasedonMatlab.Itcomesdowntotheselectionsofsamplingfrequency,matchingfilterandsidepetalrestraintinpulsecompressionprocessing,providesthecomputersimulations.Theresultsprovethatpulsecompressioncanim2provethedistanceresdution.Keywords:linearfrequencymodulation;orthogonaltransformation;pulsecompression;matchingfilter2π(f0t+1μt2)s(t)=A(t)cos1引言2=A(t)cos(πμtcos22)πft-A(t)sin(πμt2)sin2πft近年来,随着软件无线电的不断发展,正交变换技术得到了广泛应用。通过正交变换,各种不同标准的射频接收机可以利用相同的硬件设备对信号进行后续处理。这种方法使数字信号处理系统更加灵活,同时也大大提高了系统的信噪比、抗干扰等特性。现代雷达为了提高雷达发射机的平均功率,往往采取了时宽很宽的发射脉冲,脉宽甚至达到了若干毫秒。由雷达的模糊函数的概念可知,雷达的距离分辨力和发射信号的有效带宽成反比。为了能达到要求的距离分辨力,必须提高发射信号的有效带宽,常用的方法是采用脉冲压缩处理方式。作为现代雷达的重要技术,脉冲压缩技术有效地解决了距离分辨力与平均功率之间的矛盾,并在现代雷达中广泛应用。00I(t)cos2πf0t-Q(t)sin2πf0t=其中:I(t)=A(t)cos(πμt;Qt=At)sin(πμt)。2)2()(式中A(t),πμt2,I(t),Q(t)各代表振幅、相位、同相分量和正交分量,f0为中频载频,μ为线性调频信号的步进系数。LFM信号可表示为:2s(t)=Re{A(t)ej(2πf0t+πμt)}=Re{A¯(t)ej2πft0}2式中A¯(t)=A(t)eπjμt称为信号的复包络,f为中频0载频。实信号s(t)的正负频谱是共轭对称的,其单边带频谱就包含了s(t)的所有信息。如果以信号带宽4倍的速率采样,把采样值与频率为f0的中频混频,并滤除高频分量,就可以得到复包络信号A¯(t)的采样序列A¯(n),这时可以对A¯(n)做4倍降采样。如果低通滤波器的性能足够好的话,降采样所造成的信息损失可以忽略。图1表示了以2LFM信号的正交变换上过程,其中,信号带宽为B,采样率f=4B,滤波后进行s4倍抽取,从而得到相互正交的I,Q两路信号。正交变换的目的是把中频信号转换成零中频的I,Q两路正交信号,从而得到解析信号z(t)=I(t)+jQ(t)。对于低中频、较小带宽的雷达系统而言,可以舍去接收端的雷达系统接收的LFM信号是一个窄带过程,该中频信号可表示为:收稿日期:2007-03-12变换。在采用数字正交变换时,与A/D的频率有很大关系,如果选择合适的采样频率,将极大简化检波的计算数据量,特别是可以减少I,Q两路相位不一致造成的误差。数字正交变换有很多方法,如FFT法、希尔伯特变换法、直接乘cosx,sinx等方法。由匹配滤波器的理论知,匹配滤波器的脉冲响应是输号的复共轭。由于实际的LFM信号是一种复调制信因而应该采用正交双通道滤波器来完成复数卷积运算在要求发射机输出功率一定的情况下,接收机输目标回波信号经过匹配压缩处理,具有窄的脉冲宽度高的峰值功率,前者提高距离分辨力而后者符合探测远战术要求,这充分体现了脉压体制独特的优越性。经理论分析,LFM信号经匹配滤波后,输出脉冲辛克函数sinc的性质,具有第一副瓣并且他的峰值较低约1312dB。在多目标环境中,高的旁瓣特别是第瓣会淹没附近较小目标的主瓣,引起目标丢失。为了图1正交变换原理图多目标的分辨...