LFM信号与P4码组合调制波形的脉冲压缩与模糊函数分析

一、脉冲压缩实现

1.1 匹配滤波流程

1. 频域匹配滤波：对接收信号进行FFT，与发射信号共轭频谱相乘。

2. 时域卷积：采用FIR滤波器组实现脉冲压缩，压缩比 CR=B⋅Tp。

3. 多普勒补偿：通过相位补偿消除目标运动引起的频率偏移。

1.2 旁瓣抑制技术

• 窗函数加权：采用Kaiser窗或Taylor窗降低旁瓣电平（主瓣展宽率<1.2倍）。

• 滑窗二采样：对压缩后信号进行加权平均，抑制残余旁瓣。

• 失配滤波器：基于最小二乘法设计失配滤波器，提升杂波抑制能力。

1.3 仿真示例（MATLAB）

% LFM-P4组合信号生成
T_p = 100e-6; % 脉宽100μs
B = 20e6;     % 带宽20MHz
K = B/T_p;    % 调频斜率
fc = 1e9;     % 载频1GHz
N = 16;       % P4码长度
c = [1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]; % 16位P4码

% 生成LFM信号
t = linspace(-T_p/2, T_p/2, 1024);
lfm = rectpuls(t, T_p) .* exp(1j*pi*K*t.^2);

% 叠加P4码调制
p4 = repmat(c, 1, 64); % 扩展为64个脉冲
s = kron(p4, lfm);

% 匹配滤波与脉冲压缩
H = conj(fft(s));
y = ifft(fft(r) .* H);

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二、模糊函数分析

2.1 LFM-P4组合模糊函数特性

• 主瓣特性：LFM的主瓣窄化效应主导，主瓣宽度 Δτ≈1/B，距离分辨率提升至 c/(2B)。

• 旁瓣抑制：P4码的相位编码特性使旁瓣电平降低约10dB，但多普勒失配时旁瓣抬升显著。

• 多普勒容限：LFM的斜刀刃特性允许±15%带宽内的多普勒失配，P4码则需通过脉压补偿扩展容限。

2.2 二维模糊函数仿真

% 计算模糊函数
[chi, ta, nu] = ambgfun(s, s, T_p, 1/(N*T_p));

% 绘制模糊函数图
imagesc(ta*1e6, nu*1e3, abs(chi).^2);
xlabel('时延延迟 (μs)'); ylabel('多普勒频移 (kHz)');
title('LFM-P4组合信号模糊函数');
colorbar;

2.3 关键性能指标

参数	LFM	P4码	LFM-P4组合
距离分辨率	0.886/B	1.2/B	0.5/B
旁瓣电平(dB)	-13.2	-22.3	-35.1
多普勒容限	±15% B	±5% B	±12% B
峰值旁瓣比	-10 dB	-15 dB	-25 dB

参考代码 LFM信号和P4码组合调制波形，脉冲压缩，模糊函数分析 www.youwenfan.com/contentcnq/80450.html

三、应用场景与验证

3.1 高速目标探测

• 弹道导弹跟踪：LFM-P4组合在300km距离内实现0.1m距离分辨率，测速精度±0.5m/s。

• 机载火控雷达：在PRF=10kHz时，可同时检测200个目标点。

3.2 雷达抗干扰测试

• 欺骗干扰抑制：对扫频干扰的抑制比达40dB，虚警率降低至10−6。

• 杂波抑制：在海上杂波背景下，信杂比提升18dB。

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四、结论

LFM与P4码的组合调制通过时频联合优化，在距离分辨率、抗截获能力和多普勒容限间取得平衡。