8最佳多普勒处理机.ppt

哈尔滨工业大学电子工程系 sddd MTI、MTD/PD的核心 MTI——衰减与任何固定杂波对应的多普勒频率区域 由于与地面杂波对应的频谱区域趋向集中在PRF谱线附近，所以周期性的MTI滤波器(延时线对消器)响应呈现梳子形状，故称之为梳状滤波器。 MTD/PD——与目标的多普勒频谱响应匹配 由于相对于雷达的目标多普勒频移的幅度可能出现在对应于最大雷达平台速度和目标速度之和多普勒频率的任何区域内，所以目标频谱区域必须用覆盖所有可能的预期目标多普勒频移的一组多普勒滤波器填满。因此，PD滤波器响应通常由多普勒频率滤波器组构成，这些滤波器组填充了发射波形PRF谱线之间区域的大部分。 * * MTI滤波器特性 (a) 传统梳子形状 (b) 延时线对消器幅频特性(无反馈) MTD/PD多普勒滤波器组 fd=fr fd=0 一般取为3dB交叉点 Δf MTD/PD系统框图 可采用FFT快速实现 振铃现象 通常雷达回波送入设计成能通过运动目标多普勒频率成分的窄带带通滤波器时，就会产生“振铃”现象。此现象是指滤波器的通带(Δf)比其输入信号脉冲宽度的倒数(1/τ)窄的多，因而输出脉冲的持续期远大于其输入脉冲宽度。由于脉冲响应时宽近似于该滤波器带宽的倒数，所以窄带滤波器使输入脉冲“边沿”模糊。这就破坏了距离分辨力(τ)，不能分辨多个目标。即便只有一个目标，其他没有目标的距离单元中的噪声也会干扰所需要的目标信号，这将减小检测灵敏度。 设窄带滤波器的带宽为Δf，如果输入单位冲激δ(t)(时域无限窄)，则输出为滤波器的单位冲激响应h(t)，对应的时宽约为1/Δf。 x(t)=δ(t) H(f)=1, |f-fc|≤Δf/2 y(t)=h(t)=F-1[H(f)] 系统输入 系统传递函数 系统输出 脉冲工作且fd1/τ时，由于窄带滤波器的带宽Δffd1/τ，则1/Δfτ，即单个目标的一串回波脉冲经过窄带滤波后输出的每个脉冲在时域上均被展宽。考虑多不同距离的多个目标回波同时输入情形，输出脉冲展宽导致距离分辨力降低，严重地将导致距离崩溃。 脉冲雷达的距离崩溃 直接窄带滤波输出 距离门多普勒滤波器 把距离(时间)量化成小间隔可以消除距离信息损失和距离崩溃损失，这种处理叫做是距离门处理。通常距离门的宽度与脉冲宽度在同一个数量级。距离分辨力是由波门确定的，一旦将雷达回波A/D量化成距离间隔，每个门(对应不同采样点)的输出可送入一组窄带滤波器进行杂波抑制，因为这时不必为提高距离分辨力而保持脉冲的形状不变。由于从其他距离间隔来的噪声已被除去，所以距离崩溃损失就不会发生。 FFT 距离门1 门限检测 FFT 距离门n 门限检测 FFT 距离门2 门限检测 相位 检波器 测距 测速 窄带滤波输出 (可数字实现) 时间波门(距离选通) 距离门处理 由前面分析可见MTI中所采用的延时线对消器和MTD/PD中所采用的多普勒滤波器组具有如下异同点： 相同点： 均是对连续若干个脉冲重复周期回波信号进行加权的横向滤波 均能抑制固定杂波 不同点： 加权系数不同 MTI滤波器的加权系数为实数，PD多普勒滤波器组的加权系数为复数(幅度、相位加权以匹配动目标多普勒信号)。 作用方式不同 MTI滤波器可工作在所有距离范围，PD多普勒滤波器组必须作用于同一距离单元的回波信号。 作用效果不同 PD多普勒滤波器组能获得比MTI滤波器更好的SNR改善，并能分辨同一距离单元不同径向速度的目标并实现测速。 MTI滤波器与PD多普勒滤波器组的比较 最佳多普勒处理机的一般原理 设最佳横向滤波处理器如下图，最佳雷达多普勒处理机综合的目标是选择横向滤波器的复数权，使得对于特定多普勒分布的输入信号，其输出的信号干扰比能达到最大。 设输入矢量X=[x1 x2 … xN]T，复数加权矢量W=[w1 w2 … wN]T，上标T表示矩阵转置，则输出Y=WHX。当输入矢量包含有信号矢量、干扰(包括外界杂波和接收机内部噪声)矢量即X=S+N时，输出相关阵为： RYY = WHRxxW = WHRsW + WHRnW = PsWHMsW + PnWHMnW 式中Rs、Rn分别为信号、干扰的相关阵，Ms、Mn分别为信号、干扰的归一化协方差阵，Ps，Pn分别为输入信号、干扰的功率。 抽头延迟线