摘 要

本文的Ku波段雷达采用脉冲压缩雷达方案，使用的发射信号为二相编码信号。首先介绍了二相编码信号的特性；在matlab中对雷达接收目标回波，并对回波信号做信号处理的过程进行了仿真，主要用FFT算法设计了匹配滤波器和多普勒滤波器组。观察各环节仿真结果，分析是否对信号实现了相应的处理。

其次，对雷达中常见的问题分析。确定了一种宽脉冲和窄脉冲拼接起来补盲的方案，对波形的设计原理进行了介绍，并计算补盲后的探测能力。根据多普勒滤波的仿真数据结果对不同点数相参积累的效应进行分析，观察信噪比随相参积累点数改变的变化规律。

最后，参考仿真方案进行FPGA程序的设计，结合实际中的资源特点和数据传输特点，介绍了重要信号处理环节的FPGA具体实现方法。

关键词：信号处理 二相编码 匹配滤波 相参积累 盲区 FPGA

Abstract

WThe Ku band radar in this paper adopts pulse compression radar scheme, and the transmitted signal is biphase coded signal. Firstly, the characteristics of biphase coded signals are introduced. In matlab, the radar received target echo, and the echo signal processing process was simulated, mainly using FFT algorithm to design the matching filter and doppler filter bank. The simulation results of each link are observed and the corresponding signal processing is analyzed.

Secondly, the common problems in radar are analyzed. In this paper, a scheme of combining wide pulse and narrow pulse to repair the blind is determined, the design principle of the waveform is introduced, and the detection capability after the blind repair is calculated. According to the simulation data of doppler filter, the effect of phase-coherent accumulation of different points is analyzed, and the change rule of SNR with phase-coherent accumulation points is observed.

Finally, the FPGA program is designed according to the simulation scheme, and the FPGA implementation method of important signal processing link is introduced based on the resource characteristics and data transmission characteristics in practice.

Key Words：Signal process Biphase code Match filter Blind area FPGA

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文的主要工作 2

第2章 二相编码信号简介 3

2.1 信号特征分析 3

2.1.1 信号的谱特性 3

2.1.2 二相编码信号的模糊函数和自相关函数 4

2.2 常用二元伪随机序列 5

2.2.1 巴克码 5

2.2.2 最大长度码（m序列） 6

2.3 回波信号分析 8

2.4 本章小结 10

第3章 信号处理流程原理及实现 11

3.1 数字下变频（DDC） 11

3.2 脉冲压缩（PC） 12

3.2.1 脉冲压缩原理与仿真 12

3.2.2 盲区与补盲 14

3.3 动目标显示(MTI) 15

3.4 动目标检测（MTD） 16

3.4.1 MTD原理与仿真 16

3.4.2 相参积累的影响 18

3.5 恒虚警率检测（cfar） 19

3.6 本章小结 20

第4章 信号处理过程的FPGA设计 21

4.1 PC模块 21

4.2 MTD模块 23

4.3 CFAR模块 23

4.4总体设计与测试 24

4.5 本章小结 25

第5章 总结与展望 26

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

作为一种高科技的探测设备，雷达在社会生活的方方面面都有广泛的应用。在军事上，它可以用来侦察敌方动向，防止被杀伤性强的设备入侵造成损失；日常生活中，它可以用在驾驶中，我们熟知的汽车周围就装有很多雷达，能避免许多倒车和行驶中的交通事故。目前，Ku波段雷达广泛应用于战场侦测、边防、反恐、监狱等军事战略重地，它可以有效地监测敌方人员或军事装备的运动方向和轨迹，依据这些信息可以有效地制定战术方案，往往能影响战争的胜负。此外这种雷达也应用于机场、道路等地方，用来监测飞机和汽车状态或道路交通状况等。

从伊拉克战争开始，战争便由传统战术打击转变为精确打击，这也对雷达的性能提出了更高的要求，要求雷达能对目标实时监控，识别目标并提供详细的目标状态信息，包括距离、速度、角度甚至形状等信息；同时也要求雷达有更好的探测性能和更高的测量精度。此外，为了满足士兵作战的需求，人们开始研究如何使雷达更小巧，以方便携带。总的来说，雷达正向着高性能、高精度、小体积、轻重量、短波长的方向发展。

国外用于战场监视任务的典型军用雷达包括EADS防御与安全公司的BÜR雷达，美国Syracuse公司AN/PPS5，泰勒斯（Thales）集团的RB-12、MSTAR等等。国内的战场侦察雷达有JY-17A轻型战场侦察雷达和西安天和防务的RBL211战场侦察雷达。这些雷达都具有准确度高、便携性高、功耗低、稳定性高、操作方便等特点。

为了满足实际的需求，产生了各种各样形式的雷达。脉冲压缩雷达是发展较早的一种功能较为齐全，应用比较广泛的雷达，我们需要着重学习它的原理知识。其中，使用相位编码信号的脉冲压缩雷达由于具有很好的低截获和抗干扰能力，受到了越来越多的关注。