雷达信号处理基础
寒假在家，老师推荐这本书让自行学习，初学小白，科研废物，顺便做些总结。
第一章雷达系统导论
这一章前面两节大多讲的雷达的功能，历史发展等内容。
1.3脉冲体制雷达的各个部分
主要包括：波形发生器、发射机、双工器、天线、接收机等
波形发生器产生我们所需要的脉冲波形，发射机再将这个波形调制到需要的射频（RF）上并将其功率发大到我们所需要的功率的水平。发射机的输出与接收机的输入和天线之间依靠双工器来进行连接（收发共用天线）。接收机通常采用超外差设计（超外差接收机的功能主要有1.信号选择，高频和中频滤波器实现信号选择2.放大信号（因为接收信号比较微弱，所以需要多级放大器）：高频放大；中频放大；视频放大。3.变换信号）接受到的信号首先通过一个低噪声射频光放大器，接着的一级或者几级对接收到的信号进行调制变换到较低的中频和最终的基带上去（基带信号是没有调制任何载波的）。每一级都通过一个混频器和本振来实现。之后信号被送入信号处理器中，完成脉冲压缩、匹配滤波、多普勒滤波等操作。信号处理器的输出再被送入系统显示器或者数据处理其中。（以上的结构并不是唯一的，目前很多新的雷达设计在中频就对信号进行了数字化处理。）
发射机和波形发生器决定了雷达的灵敏度和距离分辨率。
较低的雷达频率进行较远距离的探测，较高的分辨率进行高分辨率、近距离的探测。这是因为频率和波束宽度的关系，以及大气衰减和较低的可用功率。
上图中右边的数字代表的是信号的频率（GHz），脉冲之间的间隔称为脉冲重复间隔（PRI），倒数为脉冲重复频率（PRF），脉冲的距离∆R分辨率由波形带宽β决定，为
（c为光速）。
天线决定雷达的灵敏度和角度分辨率。
功率方向图
描述了发射过程中天线对(θ,∅)方向的辐射强度。P(θ,∅)=
天线的角度分辨率通常采用主辦宽度的3dB波束宽度（等于0.89乘以波长再除以孔径尺寸）
天线功率增益G定义为天线辐射的峰值强度与一个无损耗的、各向同性天线的辐射强度的比值（输入功率相同）。
有效孔径Ae为天线负载的功率P除照射接收天线的电磁波的功率密度W。（有效孔径意味着如果所有照射到该面积Ae的入射功率都被无损耗的收集和传递到负载，则改功率正好等于实际天线输出功率的观测值。）有效孔径和增益的关系为
雷达接收机处理的主要功能是将雷达信号中承载信息的部分变换到基带同时测量相位
雷达信号通常是窄带的、带通的、相位或频率 调制的。
信号的形式一般为
A(t)为脉冲的包络，接收到的信号被分离到两个通道，一个通行通道（为下图的下支路I通道），另一个通道为正交相位通道（Q通道）。
同时需要两个通道的原因是这两个通道的任意一个都不能提供足够的信息来不模糊地确定相位θ(t)。信号处理将I通道的信号作为实部，Q通道的信号作为虚部，形成复信号
同时回波信号也可以表示为
（这只是一种分析技术，而在模拟硬件电路中还是只有实信号）工作
（本振信号与发射机频率必须完全相同且大多需要相干运算）
相干信号处理定义：采用相干振荡器的信号作为参考信号，利用参考信号的幅度和相位对回波进行积累、滤波和检测的处理。
在相干情况下，两个脉冲可以看做是从同一连续、稳定的正弦波上截取下来的，而在非相干的情况下，在非相干的情况下；第二个脉冲和第一个脉冲的扩展部分的相位是不同的。
这个图超形象。
信号处理的概念和运算
分辨率
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（近似等于3dB天线主辦波束宽度的立体角对应的面积与距离分辨率的乘积）
距离分辨率
方位维和俯仰维的角度分辨率是由天线的波束宽度决定的。
空间频率
空间周期是固定观测时刻空间中相邻两个波峰之间的间隔
傅里叶变换
x（u）为信号域，
上图中的逆变换没有
是因为F和Ω的变换关系。
感觉傅里叶这块都老重要重要。
采样理论和谱周期化
数字信号通过两个离散得到：1、他是离散变量而不是连续变量的函数。2、离散是对信号的数值的离散化。
量化的过程就是将信号的连续幅度投影到只有有限个数值上的有限集上
经过采样和量化的信号为数字信号，对于一个采样信号或者说一个离散时间信号我们允许它的幅度是连续数值，但时间轴必须是采样离散的。
奈奎斯特采样定理说明如果一个信号的傅里叶变换X（U）是带限的，其在傅里叶域的带宽为
（采用周频率单位）或为
（采用角频率单位）那么可以采用差值滤波器从一组采样中将改信号恢复出来，其条件为采样间隔
或者采样频率
必须满足
采样频率至少是信号最高频率的两倍，采样频率应该大于信号的总谱宽。
信号的矢量表示
数据积累
对样本进行积累以提高SIR(相干积累（包含幅度和相位的数据）、非相干积累（仅对信号幅度）)
有时需要对信号进行预处理，以保证其信号分量的相位一致。
非相干积累的最重要的特征为在积累时丢掉了接收信号采样的相位信息。
相关
相关是将一个信号和一个参考信号进行比较以确定他们相似程度的一种运算。
功率谱与信号的相位无关。
基本雷达信号处理的预览
快慢时间
杂波 滤波器 通常采用运动目标显示（MTI）的形式，它仅在给定的距离上对雷达的回波进行脉冲-脉冲的高通滤波，以抑制其中的常数分量。（时间域）
多普勒滤波通常意味着采用快速傅里叶变换的算法来直接计算多个脉冲的一个固定距离的回波数据的谱（频率域）