第3章雷达发射信号

第3章：雷达发射信号——脉冲信号、线性调频信号（LFM）、相位编码信号

各位同学，咱们今天聊聊雷达的“嗓子”——发射信号。你想想看，雷达要发现目标，总得先喊一嗓子吧？这一嗓子怎么喊，喊多大声，喊什么调调，直接决定了你能不能听清回音。

我个人习惯把发射信号比作“钓鱼用的饵”。饵料不对，鱼不咬钩；信号选错了，目标就藏在噪声里。今天咱们就掰开揉碎，讲讲三种最常用的“饵”：脉冲信号、线性调频信号（LFM）和相位编码信号。

脉冲信号，说白了就是“喊一声，听一会”。发射机在极短的时间内释放一个高能量的脉冲，然后关掉，等着听回波。

核心参数就两个：

脉冲宽度 τ：决定了距离分辨率。τ 越窄，两个目标靠多近你都能分开。我记得刚入行时，师傅跟我说：“脉宽就是你的眼睛分辨率，想看清细节，就得把脉宽压窄。”
脉冲重复周期 PRI：决定了最大不模糊距离。PRI 越长，你能看越远，但数据更新率就慢了。

关键公式（记牢了）：

距离分辨率 ΔR = c × τ / 2

最大不模糊距离 R_max = c × PRI / 2

这里有个矛盾——你想想看，想提高分辨率就得压窄脉宽，但脉宽一窄，发射能量就少了，探测距离就短。怎么办？

嗯，这就是脉冲信号的“死穴”。我在项目中遇到过，用窄脉冲做近距离高精度探测还行，但想兼顾远距离，就得另想办法。

LFM 信号，业内也叫“Chirp”信号。它解决了上面那个矛盾。

怎么做到的？

发射一个宽脉冲（能量足），但在这个宽脉冲内部，频率是线性变化的——从低频扫到高频，或者反过来。接收的时候，用一个匹配滤波器把宽脉冲“压缩”成窄脉冲。

说白了，就是“宽发射，窄接收”。既保证了探测距离，又保证了分辨率。

LFM 信号的数学表达式：

s(t) = A · rect(t/τ) · exp(j·2π·(f₀·t + 0.5·K·t²))

其中 K = B/τ 是调频斜率，B 是带宽。

我的经验：

带宽 B 决定了压缩后的分辨率。B 越大，压缩后的脉冲越窄，分辨率越高。我做过一个项目，带宽从 10MHz 提升到 100MHz，分辨率直接从 15 米干到了 1.5 米。效果立竿见影。

脉冲压缩比 D = τ × B

这个 D 值越大，压缩效果越好。一般现代火控雷达的 D 值都在 100 以上。

避坑指南：

我曾经在调试 LFM 信号时，忽略了多普勒频移对匹配滤波的影响。目标高速运动时，回波信号会有频移，导致匹配滤波器失配，压缩效果变差。后来我加了多普勒补偿模块，才把问题解决。

相位编码信号，跟 LFM 的思路不同。它不改变频率，而是改变相位。常见的有二相编码（BPSK）和多相编码。

基本原理：

把一个宽脉冲分成若干个子脉冲（码片），每个子脉冲的相位按照某种编码序列（比如巴克码、m序列）进行调制。接收端用同样的编码序列做相关处理，就能把宽脉冲压缩成窄脉冲。

常用的巴克码（Barker Code）：

你想想看，为什么用巴克码？因为它的自相关函数旁瓣很低，能有效抑制虚假目标。

相位编码 vs LFM：

我的建议：

实际工程中，我经常把两者结合使用。比如用 LFM 做粗测，用相位编码做精测。或者用 LFM 探测远距离目标，用相位编码探测近距离高分辨目标。灵活搭配，效果更好。

咱们做个总结，方便你以后选型时参考：

嗯，这里要注意：没有万能的信号。选型时得看你的具体场景——目标速度多快？探测距离多远？抗干扰要求多高？

我记得有一次做某型火控雷达的升级，原系统用的是简单脉冲，探测距离只有 20 公里。我建议换成 LFM，脉宽 100μs，带宽 5MHz，压缩比 500。结果探测距离直接翻倍，分辨率也从 15 米提升到 3 米。甲方当场就竖了大拇指。

好了，这一章就讲到这里。下一章咱们聊聊接收机——信号发出去之后，怎么把微弱的回波从噪声里捞出来。那才是真正考验功夫的地方。