雷达信号处理读书笔记

名词：

双工器：

也称之为环形器或者收发转换开关（用于发射和接收切换）

超外差设计：

回波信号与本振相混频

基带信号：

没有任何载波

雷达系统工作频率：

2MHz—220GHZ(微波雷达: 200MHZ-95GHZ)
激光雷达:1T-1000T，波长:0.3um-30um

脉冲重复间隔PRI:

脉冲之间的间隔

脉冲重复频率PRF：

脉冲之间的间隔的倒数，通常一秒几百个脉冲到每秒几万个脉冲。

脉冲宽度:

100ns-100us

平均功率：

由于脉冲系统占空比不高，所以平均功率很少能超过10-20kw

发射功率:

雷达可获得的检测性能随着发射波形能量的增加而提高。为了获得最大的检测距离，大多数雷达都努力使发射功率最大化。一种方法是在脉冲工作期间总让发射机满负荷工作，这样通常就不能对脉冲进行幅度调制。另一方面，对于给定的脉冲宽度，为了在增加波形带宽的同事不损失能量，很多雷达通常对脉冲尽进行相位调制和频率调制。

激光发射器：

激光发射器，它是由激光器和激光电源等部分组成，，并配上激光调制。

光学发射天线：

光学发射天线又叫发射望远镜，对激光束进行整形和束宽压缩，变成所要求的波形和参数，射向控件，使远处目标获得的照射能量最大。

光学接收天线：

光学接收天线又叫接收望远镜，对从目标返回的反射或散射激光信号的能量汇聚。

光电探测器：

将回来的激光信号直接转变为电信号，或者与通过分束器得到的本振光混频，实现外差接收而得到电信号。

信号预处理

前置放大器先将探测器输出的电信号进行匹配滤波、消噪、信噪比增强和频率、相位及偏振等预处理，再经过主放大器放大一定功率。

激光雷达的探测分辨率

由于激光雷达较微波雷达波长短几个数量级，有更高的探测分辨率
1、距离分辨率：在同意方为上，区分两个最靠近目标的最小距离△R
2、角分辨率：在同一距离上，区分两个目标的最小方位或者俯仰角△θ
3、速度分辨率：能区分两个不同运动速度的最小速度间隔△v，通常以激光的多普勒频率间隔△f-d表示。
4、图像分辨率每一个方向上的像素数量，以梅英寸像素数量或者每幅图像的像素数量表示。

激光雷达的抗干扰能力

激光雷达由于激光的波束窄，发散角小，其他有源干扰在频段和控件难以对准和干扰激光光束，所以，具有较高的抗干扰能力。

天线波束宽度

波束宽度分为水平波束宽度和垂直波束宽度，定义如下：
水平波束宽度：在水平方向上，在最大辐射方向两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。
垂直波束宽度：在垂直方向上，在最大辐射方向两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。




所以 ，3dB波束宽度等于0.89乘以波长再除以孔径尺寸。
可以看到，小的波束宽度需要打的孔径和短的波长。

IQ信号

只有同时采用IQ，我们才能不模糊地确定信号矢量的象限。

知识点:

一、雷达频率与大气、降雨

1、人们倾向于使用较低的雷达频率进行较远距离的探测，其原因在于较低频率能够获得低的大气衰减和较大的功率。
人们倾向于使用较高频率的雷达频率进行较高分辨率的、近距离探测，这是由于在给定天线尺寸情况下较高频率可得到的波束宽度较窄，以及其较大的大气衰减和较低的可用功率。
2、降雨率对电磁波传输影响。频率越高，比如毫米波即使在小到中雨量也会手打非常大的衰减。

二、雷达距离分辨率与波形带宽

分辨单元是雷达某一时刻接收到的回波所对应的空间中的一块体积。为了将两个散射体的回波通过不同的时间采样加以区分，他们之间必须有超过cτ/2 m的距离差，所以cτ/2称为距离分辨率。

三、随机信号处理dB概念

dB值的快速计算：

载噪比CNR：
载噪比是用来标示载波与载波噪音关系的标准测量尺度，通常记作CNR或者C/N(dB)。高的载噪比可以提供更好的网络接收率、更好的网络通信质量以及更好的网络可靠率。载噪比中，载波的功率用Pc 表示，噪音的功率用Pn 表示。那么载噪比的分贝单位公式表示为：C/N = 10 lg(Pc/Pn)载噪比与信噪比相似为表示网络信道质量的尺度。但是信噪比通常在实际应用中使用。载噪比则用于卫星通讯系统中。最佳的天线排列可以得到最佳载噪比值。
所谓CNR是指在解调（进入解调器）前的射频信号功率与噪声功率的比值。
而SNR是signal noise ratio,指的是接收机接收解调后，基带信号有用信号功率与噪声功率的比值

功率谱密度:
功率谱是功率谱密度函数的简称，它定义为单位频带内的信号功率。它表示了信号功率随着频率的变化情况，即信号功率在频域的分布状况。功率谱表示了信号功率随着频率的变化关系.在物理学中，信号通常是波的形式表示，例如电磁波、随机振动或者声波。当波的功率频谱密度乘以一个适当的系数后将得到每单位频率波携带的功率，这被称为信号的功率谱密度（power spectral density, PSD）；不要和 spectral power distribution（SPD） 混淆。功率谱密度的单位通常用每赫兹的瓦特数（W/Hz）表示，后者使用波长而不是频率，即每纳米的瓦特数（W/nm）来表示