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多普勒滤波器组的基本知识(二)

2020.9.28

如果雷达辐射的波形是脉冲形式的,为达到给定信号带宽就必须积累足够的脉冲数量,由此可以看出,滤波器的3dB带宽等于PRF除以积累脉冲数量。以上讨论的带宽是指最小可达到带宽,根据实际工程应用,由于数字加权带来的损失使得滤波器通带会有所展宽。

滤波器组的通带

在整个带宽内必须包括足够多的滤波器来估计多普勒频率的范围,从而能够覆盖到预期设计的目标速度范围。例如,预计最大的正多普勒频率为100kHz,最大的负多普勒频率为-30kHz,如下图所示,则滤波器组的通带范围至少为100 + 30 = 130kHz,雷达工作重频至少应大于130kHz。

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当PRF大于最大与最小多普勒频率所包括的范围时,整个多普勒通带应当设计得足够宽以保证所有频率分量能够通过。

另一方面,如果PRF比期望的多普勒频率扩展范围小,则滤波器通带的设计值应当小于PRF。这也用另一种方式证明了Nyquist定理,即任何信号的采样频率都必须达到信号最高频率的两倍来避免模糊。

如下图所示,当PRF小于多普勒频率的扩展宽度时,目标多普勒的旁瓣谱线会落在通带以外,这时候只有目标多普勒的主瓣谱线能够经过滤波后输出。

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当PRF小于多普勒频率扩展范围时,滤波器带宽应当小于PRF,从而保证通带内只有一个目标信号存在。

下图描述了当滤波器通带等于PRF或时目标谱线移动与滤波器组之间的关系,从图中可以看出,在滤波器通带内始终只落入了目标的一根主谱线;随着目标多普勒频率从低到高移动,相对应的谐波谱线也在不断变化。

20180309042712622.jpg

一般将通带宽度设置为略小于,从而有效避免主瓣区域的地杂波,这样能够分离出静止杂波和运动目标。在实际中为了简化设计并不需要改变多普勒滤波器的频率,而是将雷达回波的频谱相对于滤波器组进行适当的搬移。

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