雷达匹配滤波和脉冲压缩matlab仿真及分析

LFM 脉冲压缩雷达仿真 西安电子科技大学

线性调频（LFM）脉冲压缩雷达仿真

概述：雷达工作原理

雷达是 Radar（RAdio Detection And Ranging）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即

利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。它是通

过发射电磁波并接收回波信号，在后端经过信号处理将目标的各种特性分析出来的一个复

杂的系统。其中，雷达回波中的可用信息包括目标斜距,角位置，相对速度以及目标的尺寸

形状等。典型的雷达系统如图 1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，

开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接

收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。

假设理想点目标与雷达的相对距离为 R，为了探测这个目标，雷达发射信号 ,电磁波

以光速 向四周传播，经过时间 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成：

。电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为

，其中 为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称 RCS），反映目标

对电磁波的散射能力。再经过时间 后，被雷达接收天线接收的信号为 。

如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图 1.2 的等效，而且这是一个 LTI（线

性时不变）系统。

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式中， 为第 i 个目标与雷达的相对距离。

雷达发射信号 经过该 LTI 系统，得输出信号(即雷达的回波信号) ：

那么，怎样从雷达回波信号 提取出表征目标特性的 (表征相对距离)和 (表征目标

反射特性)呢？常用的方法是让 通过雷达发射信号 的匹配滤波器，如图 1.3。

图 1.3：雷达回波信号处理

的匹配滤波器 为：

(1.4)

于是， （1.5）

对上式进行傅立叶变换：

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这也是线性调频（LFM）脉冲压缩雷达的工作原理。

二． 线性调频（LFM）信号

时采用匹配滤波器（Matched Filter）压缩脉冲。

式中 为载波频率， 为矩形信号，

（2.2）

，是调 频 斜 率， 于 是 ，信号的 瞬 时频率 为 ，如图 2.1

将 2.1 式中的 up-chirp 信号重写为：

式中，