脉冲压缩理论在雷达测绘领域应用十分广泛,借助脉冲压缩工具可以提高探测的分辨率、信噪比和隐蔽性。可以使用傅里叶变换对信号进行脉冲压缩,在控制理论、信号处理等领域中,傅里叶变换是十分有效的工具,借助傅里叶变换可以简化许多复杂的时域计算。由于现在都是使用基于数字处理的PC工具进行分析计算,只有离散傅里叶变换(DFT)才真正具有实用价值。
脉冲压缩思想基于如下几点:
(1)信号S可以分解为若干个正交函数f(1)、f(2)、……、f(n),其中n为采样点数;
(2)f(1)、f(2)、……、f(n)的起始相位是随机的,互不相关;
(3)那么这样可以实现脉冲压缩:将这n个平移这n个正交函数,使其初始相位一致,且都为0。这样就可以在起始点处得到压缩峰值,即同相叠加;
(4)如何得到这种平移效果:很简单,将信号fft的傅里叶变换fftS、fftS的共轭conjS相乘,在进行ifft运算即可;
(5)如果将信号S进行时域平移得到信号shiftS,S与shiftS除直流部分以外的波形部分完全一致,那么conjS同样可以对shiftS进行压缩,原因是S与shiftS的各个基本谱形中不相关相位部分是一致的,都可以通过conjS完全补偿,但是压缩后峰值位置会相应变化。
使用matlab进行fft运算的几点说明:(条件:采样点数为n,采样频率为Fs,采样周期为Ts)
(1)fft运算后的第一个点为0频,最后一个点为(n-1)/n*Fs;
(2)采样点数为n,实际信号长度即为n*Ts,而不是(n-1)*Ts;
(3)fftshift运算的逆运算是ifftshift,当n为偶数是fftshift与iffshift等价,当n为奇数时要用ifftshift,这一点要注意!
(4)fft变换后,频谱分辨率即为Fs/n,即当采样时间(或者说采样点数、信号宽度)提高时或者Fs降低时,频谱分辨率也提高,但分辨带宽只与Fs相关。
关键词:同相位叠加、0~(n-1)/n*Fs、频谱分辨率、分辨带宽