文档介绍：第 9 章 高分辩力雷达
高距离分辩力信号及其处理
合成孔径雷达(SAR)
逆合成孔径雷达(ISAR)
陈列天线的角度高分辩力
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高距离广泛运用于三坐标、 相控阵、侦察、火控等雷达，从而明显地改进了这些雷达的性能。 为了强调这种技术的重要性，往往把采用这种技术的雷达称为脉冲压缩雷达。为获得高的距离分辨力，必须采用脉冲压缩信号。此外，大时宽带宽信号由于其发射功率的峰值较低， 还具有低截获概率的优点。
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线性调频脉冲压缩信号的匹配滤波器
线性调频信号可表示为
()
式中
为矩形函数。
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线性谳频信号的包络是宽度为τ的矩形脉冲，但信号的瞬时载频是随时间线性变化的。瞬时角频率ωi为
()
在脉冲宽度τ内，信号的角频率由 变化到 ， 调频的带宽 。 对于这种信号，其时宽频宽乘积D是一个很重要的参数， 表示如下：
()
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线性调频脉冲波形
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1. 线性调频信号通过匹配滤波器的输出
首先讨论线性调频信号通过匹配滤波器的输出以观察脉冲压缩的情况，这个结果由时间域上比较容易得到。 滤波器输出信号so(t)与输入信号si(t)及滤波器脉冲响应h(t)之间的关系是
而匹配滤波器的脉冲响应h(t)=ksi(t0-t)，故得
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令t-t0=t′，则得
将
代入上式后，再展开三角函数。因为当ω0很高时，倍频项对积分值的贡献甚微，故可略去倍频项。
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按图 所示的积分限，可分两段求得积分值。
当0≤t′≤τ时，
()
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()
当-τ≤t′＜0 时，
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合并()和()两式， 可得
()
上式代表线性调频信号经过匹配滤波器的输出。它是一个固定载频f0的信号，其包络调制函数如()式所示。当t′<<τ时，包络近似为辛克(sinc)函数
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图 线性调频脉冲波形
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当 时， ，接近-4 dB。 匹配波滤器输出脉冲-4dB间的宽度τ′=2t′，而 ，则压缩后脉冲宽度 ，BM为信号调频宽度。可见压缩后的脉宽反比于BM， 而与输入脉宽无关。
线性调频信号输入脉冲宽度τ与输出脉宽τ′之比通常称为压缩比D，即
()
它就是信号的时宽频宽积。早期线性调频信号常用的压缩比D在数十至数百的范围，而近代雷达用的线性调频信号，其压缩比D可达106数量级。图 所示为线性调频脉冲各主要波形。
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通过匹配滤波器后，脉冲的宽度变窄，输出端的最大瞬时信噪比为
式中
其中，N0为白噪声功率谱密度。匹配滤波器的频率响应
所以
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式中，E为信号能量。由()式可知，当t=t0, 即t′=t-t0=0时
故得匹配滤波器输出端最大瞬时信号噪声比为
()
式中， ，为线性调频脉冲的能量。 当信号振幅A一定时， 可以加大脉冲宽度τ来增加信号能量，而同时用增大调频宽度BM的办法， 保持输出脉冲宽度在允许的范围内。
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下面讨论线性谳频信号经过匹配滤波器后信号幅度的变化。 如果压缩网络是无源的，则根据能守恒原理输入和输出端的能量相等。 设输入脉冲的脉冲功率为P，其相应的领事振幅为A， 经匹配滤波器后压缩脉冲宽度 ，压缩脉冲振幅为A′，相应脉冲功率为P′，则下述关系式成立：
即
脉冲功率与信号振幅平方成正比， 故得压缩前后脉冲振幅比为
可见输出脉冲振幅增大到 倍。
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2. 匹配滤波器的频率特性
下面讨论匹配滤波器的频率特性。为此应先求出信号的频谱Si(f)。
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信号的频谱分别集中于±f0 附近。对于一般载频实信号，其指数型复数频谱相对于频率轴是正负对称的偶函数，且通常情况下，领事带宽均远小于中心频率f0 。因此可认为正负两部分频谱不产生重叠。 下面可只集中讨论具有代表性的正频率部分频谱，即式()中第一项。
将积分项内指数项进行配方，
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所以
为查表方便起见，设
则
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于是正频率轴上频谱可写为
积分上、下限分别为