1、-SAR成像理论及Matlab仿真张顺生张顺生 电子科学技术研究院电子科学技术研究院-第三讲第三讲 脉冲压缩技术脉冲压缩技术p 脉冲压缩的作用及过程p 匹配滤波器p 脉冲压缩技术相关处理p 脉冲压缩技术去斜处理p Matlab仿真实验2022-7-232电子科技大学-3.1 3.1 脉冲压缩的作用及过程脉冲压缩的作用及过程p 实现距离高分辨 p 提升雷达性能：远作用距离2022-7-233电子科技大学022rccB1224max3min(4)()/prtaveoavtprtTP GRkT BFL SNRPPT-3.1 3.1 脉冲压缩的作用及过程脉冲压缩的作用及过程p 脉冲压缩过程 2022-
2、7-234电子科技大学宽脉冲包络频率调制匹配滤波器时延压缩后脉冲包络-3.1 3.1 脉冲压缩的作用及过程脉冲压缩的作用及过程p 匹配滤波输入输出波形 2022-7-235电子科技大学-3.2 3.2 匹配滤波器匹配滤波器p 定义 匹配滤波器是一种最佳线性滤波器，在输入为确知信号加白噪声的情况下，所得输出信噪比达到最大。2022-7-236电子科技大学-3.2 3.2 匹配滤波器匹配滤波器p 数学推导 设发射信号为s(t),其傅立叶变换为若滤波器的传输函数 ，则匹配滤波后的输出信号为滤波器输出端的噪声功率谱为则平均噪声输出功率为输入信号能量为2022-7-237电子科技大学()()exp()S
3、s tj t dt()H()()()exp()g tSHj t df20()()2NGH20()2NNHdf22()()Es t dtSdf-3.2 3.2 匹配滤波器匹配滤波器p 数学推导输出端的峰值信号功率与平均噪声功率之比达到最大利用施瓦茨不等式得到在等式成立时得到最大输出信噪比，此时2022-7-238电子科技大学22020()()exp()()()2SHj t dfg tNNHdf222()()()()xydxdyd200()2g tENN0()()exp()HKSj t0()()h tKs tt-3.3 3.3 脉冲压缩技术脉冲压缩技术相关处理相关处理p 卷积实现 y(t)脉冲压缩
4、的输出结果s(t)输入信号h(t)匹配滤波器的脉冲响应 2022-7-239电子科技大学()()()y ts th t-3.3 3.3 脉冲压缩技术脉冲压缩技术相关处理相关处理p 卷积实现连续和离散时间信号计算过程：(1)翻褶 (2)移位(3)相乘(4)积分2022-7-2310电子科技大学()()()y txh td()()()()()x txh thh()()hh t()()xh t()()xh td()()()my nx m h nm-3.3 3.3 脉冲压缩技术脉冲压缩技术相关处理相关处理p 离散卷积DFT实现 x(n)序列：M点 h(n)序列：L点实现步骤：(1)对序列x(n)、h(
5、n)分别补零L-1点和M-1点，构成新序列x1(n),h1(n);(2)对x1(n),h1(n)分别进行M+L-1点DFT，并相乘；(3)对相乘后的结果进行IDFT，得到2022-7-2311电子科技大学()1()1()y nIDFT XkH k-3.3 3.3 脉冲压缩技术脉冲压缩技术相关处理相关处理p 卷积与相关的联系卷积：相关：2022-7-2312电子科技大学()()()()()()()nng mx mh mx n h mnx mn h n()()()()()()()()()xhnnnrmx n h nmx nm h nxmnh nxmh m-3.3 3.3 脉冲压缩技术脉冲压缩技术相
6、关处理相关处理p 快速卷积FFT实现 数学表达式：2022-7-2313电子科技大学()()()Y fS fH f()()y tIFFT Y f-3.4 3.4 脉冲压缩技术脉冲压缩技术去斜处理去斜处理p 相关处理应用场合p 窄带雷达p 中带雷达p 去斜处理应用场合p 极大带宽雷达 2022-7-2314电子科技大学-3.4 3.4 脉冲压缩技术脉冲压缩技术去斜处理去斜处理p 去斜处理实现框图 2022-7-2315电子科技大学-3.4 3.4 脉冲压缩技术脉冲压缩技术去斜处理去斜处理p 数学推导 2022-7-2316电子科技大学设雷达发射线性调频信号21(,)exp22mcpts t tr
7、ectjf ttT 则雷达接收的点目标回波信号为：22/1(,)exp22/2/2irmciiptRcs t tA rectjftRctRcTrefR22/1(,)exp22/2/2refrefmcrefrefreftRcst trectjftRctRcT设参考距离为 ，则参考信号为则差频输出为：2222/4(,)(,)(,)exp44expexpiifmrmrefmirefpcirefireftR cs t ts t tst tA rectjt RRTcfjRRjRRcc-3.4 3.4 脉冲压缩技术脉冲压缩技术去斜处理去斜处理p重要知识点(1)频率与距离的关系 (2)去斜后的信号带宽成像观
8、测区域：2022-7-2317电子科技大学单频信号的频率与目标回波和参考信号的距离差成正比：22irefiRRRfcc 22DeprrBBccT,22refrefrrRR-3.5 Matlab3.5 Matlab仿真实验仿真实验相关处理相关处理p 仿真参数 2022-7-2318电子科技大学-3.5 Matlab3.5 Matlab仿真实验仿真实验相关处理相关处理p 实验内容(1)根据仿真参数，产生单个点目标的回波信号，绘制其信号实部波形及其频谱；(2)分别采用时域卷积和频域FFT的方法进行压缩，绘制压缩后的信号波形，并进行比较。2022-7-2319电子科技大学-3.5 Matlab3.5 Matlab仿真实验仿真实验去斜处理去斜处理p 仿真参数 2022-7-2320电子科技大学-3.5 Matlab3.5 Matlab仿真实验仿真实验去斜处理去斜处理p 实验内容(1)根据仿真参数，分别计算去斜后的带宽、频域采样间隔以及目标在频率轴上的位置。(2)产生三个点目标的回波信号，利用去斜处理进行压缩，绘制压缩后的信号波形；(3)当参考距离为150m，重做(1)(2)的内容。2022-7-2321电子科技大学-The EndThe End
