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2.2 均匀间歇收发模型及特性

2.2.1 均匀间歇收发控制信号模型

在辐射式仿真中,较大的微波暗室尺寸通常为几十米到百米,使得雷达电磁波往返时间在亚微秒量级。由于脉冲雷达信号脉宽一般为几十微秒到百微秒,因此,在进行目标测量时,发射信号和目标回波会同时被雷达接收天线收到,使得收发信号相互耦合。为此,可以通过间歇收发的方法,将发射信号截成多个短脉冲进行发射,每个短脉冲宽度在亚微秒量级,以保证短脉冲能够被有效接收。

间歇收发是指脉冲信号发射一小段时间后,在目标回波未返回前,切换射频开关至接收通道,开始接收目标回波信号,待接收完毕后,切换至发射通道,继续该脉冲内未发射的信号,如此交替直至信号发射完毕。对于雷达接收端,所得的回波信号类似于将实际雷达回波经过间歇采样得到的波形。间歇收发控制示意图如图2.1所示,脉冲信号经过间歇收发后,接收到的回波信号相比真实信号而言,等价于将雷达回波信号进行了部分“截断”。如何去除截断效应,就需要研究间歇收发处理后的信号与真实信号的差异,寻找重构方法以实现回波的精确重构。

图2.1 间歇收发控制示意图

下面对间歇收发控制信号特性进行分析。间歇收发控制信号是一个矩形脉冲串,其时域波形如图2.2所示。

图2.2 间歇收发控制信号时域波形

因此,理想的收发控制信号表达式可以写为

式中, δ · )为冲激函数, n 为脉冲数, T s 为间歇控制周期,“*”为卷积运算,rect( · )为矩形函数,且有

式中, τ 为矩形函数的持续时间,即采样脉冲持续时间。

根据图2.2,为保证在微波暗室环境中接收端在接收时间内能够得到回波信号, τ 一般控制在亚微秒量级。令 D=τf s ,表示间歇收发控制信号的占空比。根据图2.2中的间歇收发控制信号时域波形,要实现发射时长内信号的全部接收,采样脉冲持续时间需要满足 ,即 D ≤0.5。

2.2.2 均匀间歇收发控制信号特性

利用傅里叶变换性质,间歇收发控制信号 p t )的频谱 P f )可以表示为

式中, f s =1/ T s

假设脉冲时长为100μs,间歇收发周期 T s 为0.6μs, τ 为0.3μs,得到 p t )的时频域特性,如图2.3所示。

图2.3 均匀间歇收发控制信号时频域特性

图2.3(a)所示为 p t )的部分时域波形。经过傅里叶变换,得到 p t )的频谱如图2.3(b)所示,可以发现,间歇收发控制信号的频谱为 p t )各时域谐波的组合,与式(2.3)所得频谱表达式相符。 KU0caxvB8FCB/Eo/FKOV800hFuSQOJr5Cmh0MU1qI2m1bdbR/8pVdEe1HrDlUkAv

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