雷达基础之脉冲雷达信号距离模糊与解模糊
雷达基础之脉冲雷达信号模糊与解模糊脉冲雷达发射信号的参量什么情况下会产生距离模糊?如何解距离模糊?脉冲雷达发射信号的参量参量名name描述载频Carry Frequency载波频率脉宽Pulse Width单个脉冲的宽度,时间量纲调制Modulation有AM、PM等调制方式重频Pulse Repetition Frequency分为低、中、高重频一般来说采用低重频,距离不产生模糊,但多普勒模糊;
雷达基础之脉冲雷达信号距离模糊与解模糊
脉冲雷达发射信号的参量
| 参量名 | name | 描述 |
|---|---|---|
| 载频 | Carry Frequency | 载波频率 |
| 脉宽 | Pulse Width | 单个脉冲的宽度,时间量纲 |
| 调制 | Modulation | 有AM、PM等调制方式 |
| 重频 | Pulse Repetition Frequency | 分为低、中、高重频 |
一般来说
采用低重频,距离不产生模糊,但多普勒模糊;
采用高重频,多普勒不模糊,但距离产生模糊。
什么情况下会产生距离模糊?
正常情况下,
雷达发射一个脉冲,
经过一定延迟后,
会接收到回波信号,
如果这段时间内,
雷达并没有再次发射任何信号,
那么可以断定,
回波信号是所发射脉冲信号的回波,
从而可以根据时延计算距离。
但是,
如果在这段时间里,
还发射过第二个甚至第三个脉冲,
就难以判断,
回波信号是哪个发射脉冲的回波,
不同的信号对应不同的时延,
从而产生了距离模糊。
如何解距离模糊?
设两个相邻脉冲之间的间隔为 T T T,
将其作为时延,
对应的距离为
r 0 = c 2 T = c 2 f r r_0=\frac{c}{2}T=\frac{c}{2f_r} r0=2cT=2frc
那么,
理论上说,
如果距离满足
r ′ = r + k c 2 f r , k = 1 , 2 , . . . r'=r+k\frac{c}{2f_r} , k=1,2,... r′=r+k2frc,k=1,2,...
该距离处对应的目标就会域距离为r处的目标产生模糊。
但是,
由于雷达有最大作用距离的限制,
PRF一定时,
只要 R m a x < c 2 f r R_{max}<\frac{c}{2f_r} Rmax<2frc,
就不会产生距离模糊。
所以,
PRF一定时,
最大无模糊距离为
R u = c 2 f r R_u=\frac{c}{2f_r} Ru=2frc
那么,
我们就可以考虑在 f r f_r fr上做文章。
采用多重频(Multiple PRF)的方法,
可以消除距离模糊。
上面这张图,
示意的是两重频解距离模糊。
注意,单使用上述任意一种PRF,
都会产生距离模糊,
因为回波到来时,
已经发射了不止一次脉冲。
但是,
如果两种PRF发射脉冲的数目满足一定条件,
即数目互质,
则可根据规律,
在一个期望的PRI(即1/PRF)下,暴露出目标真正时延。
我们可以获得期望的PRI下的
- PRF1发射脉冲的回波脉冲数M1
- PRF2发射脉冲的回波脉冲数M2
- PRF1发射脉冲相对于一个PRI1内的时延t1
- PRF2发射脉冲相对于一个PRI2内的时延t2
当发现 t 1 < t 2 t_1<t_2 t1<t2时,一定有 M 1 = M 2 = M M_1=M_2=M M1=M2=M,因此有
t r = M T r 1 + t 1 = M T r 2 + t 2 t_r = MT_{r1}+t_1=MT_{r2}+t_2 tr=MTr1+t1=MTr2+t2M1和M2均可解出,因而得出 t r t_r tr。
当发现 t 1 > t 2 t_1>t_2 t1>t2时,一定有 M 1 = M 2 − 1 M_1=M_2-1 M1=M2−1,因此有
t r = ( M 2 − 1 ) T r 1 + t 1 = M 2 T r 2 + t 2 t_r = (M_2-1)T_{r1}+t_1=M_2T_{r2}+t_2 tr=(M2−1)Tr1+t1=M2Tr2+t2M1和M2均可解出,因而得出 t r t_r tr。
当发现当发现 t 1 = t 2 t_1=t_2 t1=t2时,一定有 M 1 = M 2 = 0 M_1=M_2=0 M1=M2=0,因此有
t r = t 1 = t 2 t_r = t_1=t_2 tr=t1=t2
根据
R = c t r 2 R = \frac{ct_r}{2} R=2ctr
可以解出目标的真实距离。
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