李秀良 ，徐冬亮

（1.解放军91404 部队，秦皇岛 066001 ；2.船舶重工集团公司723 所，扬州225001）

0 引 言

早期的脉冲雷达所用信号多是简单脉冲信号，存在雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾（即雷达不能同时获得大探测距离和高距离分辨力）。为解决这一矛盾，人们研究出了脉冲压缩（大时宽带宽积）信号。但是由于技术实现上的困难，直到20 世纪60 年代初脉冲压缩信号才开始用于超远程警戒雷达和超远程跟踪雷达。采用这种信号的雷达通过发射大时宽脉冲来增大发射信号的能量，从而获得大探测距离；同时采用把回波脉冲信号压缩成窄脉冲的方法来获得大的带宽，从而获得高的距离分辨力。该信号一经提出便引起了人们的极大兴趣，并逐渐推广应用于各种雷达，大大提高了雷达性能。

1 两种脉压信号的时频特性

（1）线性调频信号的时频特性

线性调频信号的复数表达式为：

式中：A为常数；rect（t／τ）为矩形包络函数；τ为脉冲宽度；f0为中心频率；μ为调频斜率，B＝μτ，为调制带宽；D＝Bτ，为脉冲压缩比。

当D≫1 时，线性调频信号的频谱特性为：

线性调频信号的时频特性如图1 所示。

线性调频信号具有以下特点：

（a）具有近似矩形的幅频特性；

（b）具有平方律的相位特性，它是设计匹配滤波器时主要考虑的部分；

图1 线性调频信号的时频特性图

（c ）具有可选择的时宽带宽积。

（2）相位编码信号的时频特性

相位编码信号的复数表达式为：

式中：a（t）为矩形包络函数；φ（t）为调制函数；f0为载频。

二相编码信号的频谱特性可以表示为：

式中：τ为信号持续时间；p为码字长度；ck∈｛＋1 ，－1｝，k＝0，1 ，…，p－1 。

相位编码信号的时频特性如图2 所示。

图2 相位编码信号的时频特性

二相编码信号具有以下特点：

（a）功率谱与码元的功率谱基本相同；

（b）带宽与子脉冲带宽相近，即B＝1／T＝P／τ。

2 两种脉压信号的压缩处理

（1）线性调频信号的脉压处理

线性调频信号的脉压处理实质上是一种匹配滤波过程，即在输入为确知信号加白噪声的情况下，所得到的输出信噪比最大。设雷达发射信号的频谱特性为：

则匹配滤波器的传输函数为：

式中：t0为与匹配滤波器实现有关的一个附加延时。

线性调频信号经匹配滤波器压缩后的输出信号为：

线性调频信号的脉压输出如图3 所示。

图3 线性调频信号脉压输出波形图

（2）相位编码信号的脉压处理

相位编码信号的脉压处理实质上是一种相关处理过程，即信号与自身相乘累加使得到的输出最大。其相关处理过程如下：

对于巴克码而言，其码元序列为｛ck｝，其中ck∈｛＋1 ，－1｝，k＝0，1 ，…，N－1 。其非周期自相关函数满足关系式：

13 位巴克码调制的二相编码信号脉压输出如图4 所示。

图4 相位编码信号脉压输出

3 两种脉压信号的模糊函数分析

模糊函数是对雷达信号进行分析研究和波形设计的有效工具。模糊函数仅由发射波形决定，可分析在采用最优信号处理的条件下系统具有的分辨力、模糊度、测量精度和杂波抑制能力。

设雷达发射的窄带信号为：

对点目标，其多普勒频率为ξ，信号延迟为τ，则回波信号可表示为：

模糊函数定义为：

（1）线性调频信号的模糊函数

线性调频信号的模糊函数为：

线性调频信号的模糊函数图和模糊度函数图如图5 所示。

图5 线性调频信号的模糊函数图和模糊度图

由图5 可以看出，线性调频函数的模糊图呈“斜刀刃”型。线性调频信号的模糊度函数图表明，随着输入信号中心频率的变化，匹配滤波器输出的峰值在时间上的延迟将发生变化。

实际上，该延迟是频率的线性函数。在雷达中，这种距离－多普勒之间的相互影响会引起距离随着多普勒视在飘移，从而产生测距误差。实际的目标距离可能产生在此视在距离的前后，具体取决于目标多普勒频率是正还是负。

（2）相位编码信号的模糊函数

相位编码信号的模糊函数图和模糊度图如图6所示。

由图6 可知，相位编码信号的模糊图是“图钉”型的，不存在距离－多普勒耦合。相位编码信号的模糊度图表明，随着输入信号频率的变化，脉压输出信号的主副瓣比将会降低，旁瓣结构也发生显著变化，影响了距离分辨率，严重时甚至使雷达不能正常工作。

4 结束语

脉冲压缩信号有效解决了雷达作用距离与距离分辨力之间的矛盾，因而在雷达系统中获得了广泛

图6 相位编码信号的模糊函数图和模糊度图

的应用。本文从时频特性、脉压处理过程、模糊函数3 个方面研究了线性调频信号和相位编码信号的差异。重点分析了各自模糊函数图和模糊度图的特点。

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