第５期２０１０年１ｏ月
雷達科學與技術
一種復合調製訊號的脈衝壓縮及ｄｓｐ實現
徐景明．朱燦焰
（蘇州大學電子資訊學院，江蘇蘇州２１５００６）
摘要：線性調頻訊號和二相編碼訊號廣泛應用於脈衝壓縮雷達系統中，基於這兩種訊號的分析，推
匯出一種線性調頻與混沌二相編碼復合調製訊號。採用ｄｓｐ訊號處理器件實現雷達訊號處理具有結構簡單、通用性高等優點。以ｔｉ公司的為核心，依據工程實現的通用結構，實現了該復合調製訊號頻域數字脈衝壓縮處理，給出了系統的實現框圖和脈壓結果。
結果表明，該復合調製訊號易於產生及處理，且工程實現具有可行性。
關鍵詞：數字脈衝壓縮；線性調頻；混沌二相編碼；數字訊號處理中圖分類號：ｔｎ９５７
文獻標識碼：ａ
文章編號
的保密性，降低了被偵察識別的概率。
１引言線性調頻訊號和二相編碼訊號是雷達系統中
本文主要研究一種線性調頻訊號和混沌二相
編碼復合調製的脈衝壓縮訊號，此訊號具有兩種
訊號的優點，又能彌補各自的不足。另外，以
廣為採用的脈衝壓縮訊號。線性調頻訊號能實現較寬的頻寬，匹配濾波器對回波訊號的都卜勒頻
移不敏感，適合用於對發射功率限制不嚴且多普
浮點ｄｓｐ晶元作為實現數字脈衝壓
縮的核心器件，實現了該訊號的頻域數字脈衝壓縮。
勒頻率變化範圍較寬的場合。二相編碼訊號的模
糊函式大多呈近似圖釘形，具有很高的時延和多
２復合調製訊號原理
線性調頻（ｌｆｍ）訊號表示式為口］
１普勒分辨能力，而且易於用數字方法產生和處理，易實現波形捷變，但當回波訊號與其匹配濾波器
間有都卜勒頻移失諧時，濾波器起不了脈衝壓縮
（￡）一公升等。』
√７』（１）
的作用，故適用於目標都卜勒頻率變化不大的場
式中，ｔ為ｌｆｍ訊號的時寬；ｋ—ｂ／ｔ為ｌｆｍ信
合。混沌二相編碼訊號，還具有編碼種類豐富多變，編碼長度不受限等特點，從而加強了雷達訊號
收稿日期修回日期
號頻率變化的斜率，ｂ為ｌｆｍ訊號的頻寬；
ｒｅｃｔ（￣－－）為矩形訊號；ｆ 為載波頻率。
２０１０年第５期徐景明：一種復合調製訊號的脈衝壓縮及ｄｓｐ實現４４９
二相編碼訊號可寫成ⅲ：：』
１０，ｃ一珩。，。＜＜（２）３數字脈衝壓縮原理
其他數字脈衝壓縮就是利用數字訊號處理的方法
來實現雷達訊號的脈衝壓縮，通常採用時域相關
法和頻域ｆｆｔ法兩種方法實現這一過程。
式中，ｃ 為二進位制序列，本文討論時採用混沌二元
編碼序列；ｐ為碼長，（￡）為子脈衝函式；ｒ為子脈
衝的時寬；ｆｃ為載波頻率。
時域相關法是直接對雷達回波訊號進行卷積構造的復合調製訊號，是**性調頻訊號的脈寬ｔ內嵌入碼長為ｐ的混沌二相碼，對線性調頻訊號進行相位分段，這種復合調製訊號的子脈衝寬度會隨著線性調頻訊號的調頻規律逐漸減
小，如圖１所示。
圖１復合鍘制佰號坡彤不蒽圖
先算出線性調頻訊號的相位零點，令
２７ｃ（＋攀）一２７ｃ，一０，１，２，…，解得
￡一ｉｆ＋８ｋｉｎ
；，口「 、ｕ捨去負值後，…得ｌｕ￡ｍ一
－—復，，，。
合調製訊號子脈衝函式變成：
（ ）＝＝＝
三（ 一ｔ
）］式中，ｒ 一ｔ一一１，一１，２，３，…。
所以構造出的線性調頻和混沌二相編碼復合調製的脈衝壓縮訊號可表示為
ｐ去ｒｅｃｔｃ罕，
踟』去ｒｅｃｔ手一
ｅｊｎｋｔｅｊｚ，
（３）運算，如圖２所示，其公式如下：
ｙ（）一ｓ（）
ｈ（）（４）
式中，ｓ（）為ａ／ｄ取樣之後的回波訊號；ｈ（）為
脈壓濾波器的衝激響應；（）為脈壓輸出；表
示卷積。
圖２時域脈衝壓縮原理
頻域處理是先對回波序列進行ｆｆｔ變換得到
回波訊號的頻譜是ｓ（∞），再將其與脈壓濾波器衝擊響應的離散譜ｈ（）相乘積，最後進行快速傅里
葉反變換ｉｆｆｔ，得到脈壓結果 （），如圖３所示。
圖３頻域脈衝壓縮原理
整個過程如下：
ｓ（）一一ｆｆｔ（（））；
ｙ（）一
在脈壓比（時寬頻寬積）較大時，頻域ｆｆｔ法的運算量遠遠小於時域相關法，而且抑制旁瓣加
窗時，不需要增加儲存量。所以本文採用頻域法
對回波訊號進行脈衝壓縮。
４頻域脈衝壓縮系統實現
頻域脈衝壓縮系統以為核心器件是ｔｉ公司推出的含多個處
理單元的一種新型的３２位浮點ｄｓｐ晶元，採用了
ｖｉｉｗ體系結構和流水線技術，在３００ｍｈｚ工作
４５０雷達科學與技術第８卷第５期
主頻下，處理速度可達２４００ｍｉｐｓ，具有出色的運
算能力、高效的指令集、智慧型外設、大容量的片內儲存和大範圍的定址能力，適合於對運算能力和儲存量有高要求的場合引。
頻域脈衝壓縮系統實現的硬體結構如圖４所
示一。：
ｓｉｓｑ
圖脈衝壓縮處理系統結構
輸入訊號為ｉ／ｑ零中頻訊號，先經過１２位的
ａ／ｄ轉換晶元ａｄ９２２４正交取樣後，再經符號擴
展成１６位存入ｆｉｆｏ中，ｃ６７１３處理器將輸入的３２位訊號送到內部ｒａｍ，然後進行頻域脈壓處理。頻域脈壓首先對輸入訊號進行ｆｆｔ變換，將訊號變成離散的頻域抽樣值；然後將ｆｆｔ變換結果和匹配濾波器係數相乘。匹配濾波器係數存放
在ｅｐｒｏｍ中，上電後先將濾波器係數放到內部
高速ｒａｍ中，再進行點乘運算。同時，為了抑制
旁瓣電平，可以將匹配濾波器係數乘以旁瓣加權係數後存在ｅｐｒｏｍ中。然後，對相乘後結果進行ｉｆｆｔ變換，最後將ｉｆｆｔ結果進行求模運算後，得到離散的脈壓訊號再將其輸出。核心器件ｃ６７１３是浮點處理器，既保證了較高的精度，又不
需考慮溢位的問題，所以可以忽略有限字長效應的影響。
脈壓演算法通過程式設計在ｄｓｐ內部實現，這樣既
簡化了電路、減少了外圍器件的使用、提高了系統的可靠性，同時又擴充套件了系統的功能，使系統具有
一定的通用性，即在不改變硬體電路的情況下，只
需改變系統軟體和外部ｅｐｒｏｍ中的匹配係數，
就可以完成對不同訊號的脈衝壓縮。
頻域脈衝壓縮系統的軟體設計主要基於ｔｉ公司的ｃｃｓ軟體開發，完成訊號的實時處理。所編寫出的脈衝壓縮系統的軟體包括系統初始化子
程式、ｄｍａ子程式、傅利葉變換ｆｆｔ子程式和傅
裡葉反變換ｉｆｆｔ子程式、複數相乘子程式和求模子程式等，其流程圖如圖５所示。
開始系統初始化
資料輸人ｆｆｔ變換
複數相乘
ｉｆｆｔ變換
求模結束
圖５頻域脈壓程式流程圖
系統初始化程式在執行時，對系統的控制狀態暫存器、外部儲存器介面控制暫存器等進行引數設定，保證系統按要求正常工作。對於複數
ｆｆｔ變換子程式的設計，採用了**基演算法。因為**基演算法是被認為ｎ等於２的整數次冪中各類
演算法最為理想的一種。對於４０９６點的訊號進行ｆｆｔ變換，時間小於３６０ ｓ。複數陣列相乘子程式實現４０９６點運算時間小於１００ ｓ。
對於ｉｆｆｔ變換，可以直接利用ｆｆｔ演算法實現，即先交換輸入頻域序列的實部、虛部，然後進行ｆｆｔ運算，並對所得的時域序列再作實部、虛部的交換，最後除以ｆｆｔ變換資料的長度。但這樣進行反變換所需要的時間較長，不一定能實時處理，因此按照**基演算法編寫ｉｆｆｔ子程式，經優化之後，對於４０９６點
的ｉｆｆｔ處理，大概需要４００「ｓ。複數訊號求模的子程式，採用的是迭代演算法完成模值運算。
圖６是ｃｃｓ提供的資料圖形顯示工具對復合調製的脈壓結果進行幅度變換後的圖形顯示。具體引數為：ｌｆｍ訊號的脈衝寬度ｔ一８ ｓ，頻頻寬度ｂ一１０ｍｈｚ，中心頻率ｆ 一８．５ｇｈｚ，混沌二元
編碼序列長度為２５６位。脈壓結果顯示最大旁瓣電平約為一２０．０３ｄｂ，而且最大旁瓣電平會隨著碼長的增加而減小。所以，如果混沌二元序列足夠
長，總能滿足主旁瓣比的要求。另外，在存在多普
勒頻移時，主旁瓣比沒有較大的變化。這些特性
使得本文設計的復合調製訊號可較理想地應用於高解析度雷達。
２０１０年第５期徐景明：一種復合調製訊號的脈衝壓縮及ｄｓｐ實現４５１
［２］田黎育系列ｄｓｐ程式設計工具指南ｉ－ｍ］．
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［３］汪安民，張松燦，常春藤實用技
術與開發案例［ｍ］．北京：人民郵電出版社
ｄｉｇｉｔａｌ
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取樣點數
［５］王曉軍，武文，林雲生，等．一種混沌相位編碼訊號形
成與處理系統設計［ｊ］．現代雷達
２７—３１．
圖６頻域脈壓結果（歸一化）
５ 結束語
本文構造了一種線性調頻和混沌二相編碼復合調製訊號，其訊號形式比較複雜，具有低截獲效能及較強的抗干擾能力。另外，脈衝壓縮後旁瓣較低，且
對都卜勒頻移不敏感。而且，基於的數字脈衝壓縮系統，所需外圍器件少，在以其為核心的處理機硬體平台上通過程式設計，可實現
［６］粱兵，王華，王曉華．雷達數位化接收與脈衝壓縮通用
結構研究ｅｊ］．雷達科學與技術
４７８．
該復合調製訊號的頻域脈衝壓縮處理。實驗結果
驗證了該設計方法的有效性及可行性。
參考文獻
［１］林茂庸，柯有安．雷達訊號理論［ｍ］．北京：國防工業
出版社，１９８４．
● ｉ●
ｉｉ●¨●
作者簡介
徐景明男，１９８５年生，江蘇南通人，
現為蘇州大學電子資訊學院在讀碩士研究生，主要研究方向為雷達訊號處理、實時數字訊號處理。●●
●ｉ，１●
（上接第４４７頁）
．作者簡介張輝
男，１９８５年生，四川成都人，
碩士，研究方向為雷達訊號檢測與估計
孔令講男，１９７４年生，剮教授，研究方向為新體制雷
達、小目標檢測與跟蹤等。
楊曉波男，１９６４年生，教授、博士生導師，研究方向
為雷達系統、雷達成像訊號處理等。
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