波形分集与设计

本思维导图是对波形分集与设计相关知识的整理，包括分集，跳频，捷变频，跳变频。

常规波形

• 波形
  • 单载频信号
  • 线性调频信号
    • 特点：对多普勒频移不敏感，但是输出旁瓣较高
    • 适用范围：对发射功率限制不严且多普勒频率变化范围较宽
  • 非线性调频信号
    • 特点：具有较低的距离旁瓣电平和较好的多普勒容限
    • 适用范围：对发射信号峰值功率有限制，且多普勒频移变化范围适中
  • 相位编码信号
    • 特点：具有理性的“图钉形”模糊函数，具有很高的时延和多普勒分辨能力，没有距离-多普勒耦合问题。但对多普勒比较敏感
    • 适用范围：多普勒变化范围较窄，且对时间旁瓣电平要求不高
  • 步进频信号
    • 特点：可在不增加信号的发射瞬时带宽的前提下，通过多个脉冲的相参合成处理实现高距离分辨率。
  • 调频连续波信号
• 脉压
  • 时域脉压
    • 特点：实时性好，延时小，输入数据序列的长度不受滤波器阶数的限制。
  • 频域脉压
    • 特点：与时域脉压在实现功能上式完全等效的，优点是利用FFT实现了信号的时频域转换，对于大时宽带宽积信号，在计算量和硬件资源消耗的规模上均远小于时域卷积运算。
  • 加权方式
    • 矩形函数
    • 泰勒加权
    • 汉明加权
    • 两个汉明加权串联
    • 3：1锥比加权
    • 两个3：1锥比加权串联
    • 余弦加权
    • 余弦平方加权
    • 余弦三次方加权
    • 余弦四次方加权
• 频率分集与频率捷变
  • 分集
    • 通过在一个重复周期内以不同载频“ 同时”或“ 分时”发射若干子脉冲。在接收时，再把多个频率的回波经不同的接收通道在信号处理器中进行对齐相加处理。
    • 在发信端将一个信号利用两个间隔较大的发信频率同时发射，在收信端同时接收这两个射频信号后合成
  • 捷变
    • DDS
      • Direct Digital Synthesis
      • 通过一个频率表迅速地改变信号的相位
        • 该表包括有波形频率和持续时间信息组成的各个段
        • 函数发生器按照顺序产生每个定义的频率段
        • DDS在其体内存有一个函数波形的全周期
        • 其通过改变信号△相位的方式，而非改变采样率的方式实现频率的转换
    • 把信号发生器的各项指标调节到与基准频率相同，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。
    • 一个恒定的相位变化必将导致一个恒定的正弦波频率的输出
  • 跳变
    • PLL
      • Phase Locked Loop
    • 依赖锁相环路的反馈电路
    • 利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位
    • 锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪
  • 总结
    • PLL好像一个活口扳手，他一个就可以实现拧不同大小的螺栓，但是需要时间调节大小
    • 但是DDS就像是准备了一大堆的快速扳手，它用起来很快，但如果只有一把的话，遇到不适合大小的螺栓就没法用了。
• 雷达波形
  • 决定了雷达系统的延时-多普勒响应
    • 从响应中可以推导出雷达的距离和速度分辨率及模糊度
    • 包括模糊函数
    • 匹配滤波
    • 用来研究经典脉冲信号
      • 未调制的矩形脉冲
      • 线性调频脉冲
      • 二进制及多相编码脉冲
      • 分析多普勒分辨率的关键——相参脉冲串

FMCW调频连续波

• 特点
  • 在许多领域中，雷达系统工程师都十分依赖射频信号发生器提供的高频调频连续波（FMCW）和脉冲频率调制（FMOP）信号。
  • 特别是在高精度雷达系统接收机设计时进行微波测试，比如反欺骗和抗干扰应用里。
• 发展历史
  • 调频连续波（FMCW）雷达技术从二战一后的20世纪50年代开始发展起来的
  • 这项技术的目的是提高雷达对目标的分辨能力
  • 雷达技术从20世纪60年代一度未被分类状态
  • 从简单的线性调频连续波（FMCW）雷达到更先进的雷达技术逐步发展，目前已经发展出如采用脉冲压缩技术的相干脉冲雷达等。
  • 这些技术产生调频信号（FM Chirp）、巴克码和其他更复杂的调制脉冲压缩雷达技术。
  • 较老的雷达技术仍具有它的优点和用途，例如用于飞机着陆过程中测高设备FMCW雷达、汽车雷达、智能弹药的传感器、贮仓中散装固体量与坦克液位高度计、以及海军战术导航雷达。
• 扫频和chirp调制的信号发生器
  • 在FMCW雷达和更先进的chirp雷达的开发和测试中，有一个非常有用的工具，这个工具被称为扫频和chirp调制的信号发生器
  • 它也可以用于在实验室或现场开发和测试脉冲压缩技术和设备。在野外测试的情况下，chirp雷达可以用于从远程定位雷达，海军平台，飞机维修设施，甚至服务于陆地移动系统的任何恶劣的环境中。
• 主题