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1、第四讲 雷达脉冲积累 Integration of Radar Pulses,4-1 积累过程所依赖的信号特性 4-2 雷达脉冲积累方式 4-3 脉冲积累效率 4-4 考虑脉冲积累后的雷达方程,发现概率及虚警概率与门限电平的关系,4-1 积累过程所依赖的信号特性,脉冲积累,4-1 积累过程所依赖的信号特性,为什么要积累？ 在同样的系统参数、配置和同样的目标环境，通过脉冲积 累，提高雷达系统的输出信号噪声比，进而提高雷达系统的探测 性能： 提高系统的探测概率 （ 不变） 增大系统的探测距离 提高系统测试精度:( ),积累过程所依赖的信号特性 通过时间积累来提高信噪比的方法，是利用了信号波形随时间
2、变化的规律性和噪声波形 随时间变化 的不确定性。 信号波形的瞬时幅度值是时间的确定性函数，因而，信号能量能够按某种方式进行有效积累； 目标运动状态的稳定性（惯性）； 噪声波形的瞬时幅度值随时间变化完全是随机的，相对于有利于信号积累的方法，噪声能量的积累是低效率的。,4-1 积累过程所依赖的信号特性, 可供积累的回波脉冲数-积累时间（点目标/单次扫描）,4-1 积累过程所依赖的信号特性,设：雷达天线半功率点波束宽度为 ，天线扫描速度为 ，脉冲 重复周期为 ，则，对于点目标，天线一次扫描，雷达接收机所能收到 的回波脉冲个数为：,4-1 积累过程所依赖的信号特性,4-2 雷达脉冲积累方式, 相参积累
3、 Coherent (Predetection) Integration 非相参积累 Noncoherent(Postdetection )Integration 二元序列积累（检测） Binary Integration,门限电压,1、 雷达回波脉冲的相参积累 Coherent Integration 在中频滤波器的输出端直接进行中频积累，各脉冲的中频信号电压同 相相加，若对n个脉冲进行积累，则积累后的信号功率是单脉冲功率的 倍，而噪声是功率相加，积累后噪声功率增加了n倍。因而积累后， 信号噪声功率比增加了n倍。 需要中频脉冲信号相位的先验知识，根据各中频信号相位，调整中频累加器的相位响应，
4、以实现中频脉冲信号电压的同相相加。 对于运动目标，中频累加器要匹配由目标运动引起的脉冲到脉冲的相位变化。,相参积累效率高，实现困难，在实际中用得比较少,4-2 雷达脉冲积累方式,思考题：,雷达工作频率10GHz,中频输出频率 30MHz，中频滤波器带宽500KHz，脉冲宽度4us，脉冲重复周期 0.4ms;天线转数15转/min,波束宽度3度；高斯白噪声，零均值，功率谱密度为N0；目标的径向速度为19节。,要求：1）参照下图，试分析实现相参积累的条件和最长可用的积累时间？ 2）它与中频脉冲直接积累（对脉冲的相位调整后相加）区别是什么？ 3）试求积累后的信号噪声功率比与积累时间-频率分辨带宽的关
5、系。,4-2 雷达脉冲积累方式,2、 雷达回波脉冲的非相参积累 抽头延时线累加器 1）相邻抽头间的延时等于脉冲重复周期 2）延时线总的延时时间等于观测时间 3）延时线的抽头数等于积累脉冲个数,1 2 3 4,4-2 雷达脉冲积累方式,3、 二元序列(非相参)积累,第一门限,第二门限,4-2 雷达脉冲积累方式,4-2 雷达脉冲积累方式, 1dB量化 下限幅器和脉冲波形整形电路 距离选通 1）距离选通将回波脉冲串，按距离门分成若干个距离单元； 2）选通距离间隔一般为一个脉冲宽度所对应的距离； 3）选通脉冲是发射脉冲的位移脉冲； 4）多通道处理. 计数方式 1）滑窗式计数（Moving Window
6、 Integrator) 2）分段式计数（Batch Integrator) 检测方式 1）直接比较式，数字硬件直接实现； 2）信号处理机。,4-2 雷达脉冲积累方式,关于二元序列(非相参)积累的讨论 1）第二门限的选择,4-2 雷达脉冲积累方式,相参积累信噪比提高了n倍，在系统参数不变条件下，为保证系统在同样 的探测概率和虚警概率约束下，具有相同的的探测能力，积累后每脉冲 所需信噪比应为单脉冲信噪比的1/n；既：积累后每脉冲所需信噪比为：,积累效率的定义 设有n个视频脉冲进行非相参积累，为保证系统在同样探测概率和虚警概率约束下，具有相同的的探测能力，每脉冲所需信噪比为 ，积累效率的定义为：,
7、4-3 脉冲积累效率,积累效率：,积累损失：,积累改善因子：,相参积累改善因子：,4-3 脉冲积累效率,(S/N)1 为保证一定的探测概率，所需要的单个脉冲信噪比 (S/N)n 为保证同样探测概率，当有n个脉冲积累时，所需要的 每脉冲信噪比 为保证同样探测概率，当有n个视频脉冲积累时，所需要的每脉冲信噪比。,4-3 脉冲积累效率,查表求改善因子,4-3 脉冲积累效率,定义: 在虚警时间内能够独立进行判断的平均次数 nf 为虚警数,虚警概率可以解释为：在虚警时间内一共能够独立进行 nf 次判断，其中出现一次虚警的 概率。,已知虚警概率：,查表求改善因子,1、依据给定的虚警时间Tfa、接收机带宽BIF和脉冲积累个数求出虚警概率Pfa，,4-3 脉冲积累效率,2、依据给定的Pd 和计算得到的Pfa，查检测概率曲线得到满足探测要求所需的单个脉冲信噪比：,3、依据给定的Pd 和虚警数nf，查改善因子曲线得,4、求出n个脉冲积累时，为保证探测性能，每脉冲所需的信噪比：,4-4考虑脉冲积累后的雷达方程,