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基于z变换的MTI滤波器分析设计教学案例

一、案例背景

雷达探测的运动目标如飞机，导弹，舰艇，车辆等周围存在各种背景，包

括不动的地物和运动着的云雨，海浪或金属丝干扰等。动目标显示（Moving

）的目的就是使用各种滤波器，滤去这些背景产生的杂波

TargetIndicator:MTI

而取出运动目标的回波。

运动目标回波和杂波在频谱结构上有所差别，运动目标检测就是利用这种

差别，从频率上将它们区分，以达到抑制杂波而显示目标回波的目的。

探测运动目标时，要利用多普勒原理。运动目标回波频谱的特征是将发射信

2v

号的频谱位置在频率轴上平移一个多普勒频率f=r，f的符号由目标运动

dld

的方向决定，靠近为正，远离为负。固定杂波回波的频谱与发射信号一致，只是

幅度有衰减。

MTI的主要任务是选择所要使用的特定滤波器，典型的MTI滤波器是一个

低阶、简单的形式。实际上，许多普通的MTI滤波器都是基于简单的探索式设计

方法。它对连续脉冲对的回波进行相减，就可以完全对消杂波分量，而运动目标

信号由于其相位的改变，通常不被对消掉或不被完全对消掉。因此，实现MTI

1

的关键是设计合适的脉冲对消器。

二、案例原理

（讲述本案例涉及的基本原理，包括本课程涉及的知识点以及其它需要用

到的相关知识）

当固定目标、海杂波与运动目标处于同一距离单元时，前者的回波通常较强

以至于运动目标的回波被“淹没”其中，故必须设法对二者进行区分。因固定目

标回波中的多普勒频率为零，慢速运动的杂波中所含的多普勒频率也集中在零

频附近，它们的回波经相位检波后，输出信号的相位将不随时间变化而变化或

仅随时间作缓慢变化，反映在幅度上则为其幅度不随时间变化而变化或随时间

缓慢变化。相反，运动目标回波经相位检波输出后，因其相位随时间变化较大，

反映在幅度上也是其幅度随时间变化而变化。因此，若将同一距离单元在相邻重

复周期内的相位检波输出作相减运算，则固定目标回波将被完全对消，慢速杂

波也将得到很大程度的衰减，只有运动目标回波得以保留。显然这样便可将固定

目标、慢速杂波与运动目标区别开。这就是MTI对消的基本原理。

常见的MTI对消有两种形式：非递归型和递归型。不带反馈的滤波器称为

非递归型滤波器，最简单非递归型滤波器是一次对消器，即二脉冲对消，其结

构如图所示。带有反馈的滤波器称为递归型滤波器。递归滤波器的结构图和频

1

2

率响应如图所示。

2



X(z)+Y(z)

Z1

图二脉冲对消器结构图

1



X(z)Y(z)



Z1

K

1

图波器框图及其输出响应

2

三、案例要求

利用所学