现代雷达信号处理2

动目标显示MTI(Moving Target Indicator)的仿真
杂波频谱通常集中在DC （f=0）和雷达PRE f c 的整数倍周围，由于大多数杂波功率集中在零频带附近，通过DC 的附近的接收机输出，则可将杂波抑制掉。

脉冲雷达系统则可以用特殊的滤波器将慢速运动（或固定）目标与快速移动目标区分开来，这类滤波器称为动目标显示（MTI ）。

简单的说，MTI 滤波器的目的就是抑制掉杂波所生成的像目标似得一些回波，并将动目标没损失地（或损失很小）通过滤波器。

MTI 滤波器可以通过延迟对消器来来实现。

1．一次对消(单延时线对消器)
延时线对消器在接收机的视频部分采用两个通道，一路是正常视频通道，另一路是经延时一个重复周期的视频通道。

此两路输出相减，相邻周期的固定目标的幅度是不变的，相减后就对消掉了，而相邻周期运动目标回波的幅度不是固定的，相减后就有未对消的剩余。

和视频输入一样，相减电路的输出信号也是双极性视频，必须利用全波整流把双极性视频信号变换成单极性视频信号。

图1所示简单的动目标显示延时线对消器是一种时域滤波器，能抑制杂波的零频成份。

同时，由于这种滤波器具有周期性的特性，它也能抑制重复频率和它各次谐波附近的频率的能量。

初始距离为0R 处的特定目标回波视频信号为：
)
cos(01ϕω-=t V d
前一次发射延时一个脉冲重复周期r T 后的信号为：
])(cos[02ϕω--=r d T t V
假定在时间间隔r T 内有关参量基本保持常量，则相减器的输出为：
])2(2sin[sin 2021ϕππ---=-=r d r d T t f T f V V V
可见对消器的输出是由频率为多普勒频率d f 的正弦波组成，其幅度为r d T f πsin 2，它为多普勒频率及脉冲重复周期的函数。

由于此时多普勒频率d f 为自变量，则可将函数r d T f πsin 2表示成
ft
f T d r ππ
2sin 2ˆ2
2sin 2=，其中d r f t T f == ,2，则相应的波形的周期为r f T 2=，故对应的频率响应
的幅度如图3所示，这相当于将周期为r f 2的正弦波r d T f πsin 2的负半轴关于多普勒频率轴反折上去。

从图2可看出当r r d kf T k f ==(式中 ,2,1,0±±=k )时，延时线对消器的响应为零，即延时线对消器不仅抑制杂波引起的零频成份)0(=k ，而且当运动目标的多普勒频率等于脉冲重复频率的整数倍时也被抑制掉，这正对应盲速。

盲速2r r f k v λ=是脉冲体制动目标显示雷达的缺点，连续波雷达并不存在此问题，其根源在于以脉冲重复频率获得的离散样本测量多普勒频率。

一般要求r f ⋅λ较大以消除盲速，即雷达或者工作
至显示器
图1 具有延时线对消器的动目标显示接收机
单极性视频信号
幅度
图2 一次延时线对消器的频率响应
在波长较长(频率较低)的波段，或用较高脉冲重复频率，或两者兼用。

源程序如下：%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %参数介绍
%fofr1是所期望的的周期数（与延迟时间有关）；
%函数名称：单延时线对消器%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear all;
clc;
fofr1=3
eps = 0.00001;
fofr = 0:0.01:fofr1;
arg1 = pi .* fofr;
resp = 4.0 .* ((sin(arg1)).^2);
max1 = max(resp);
resp = resp ./ max1;
subplot(2,1,1)
plot(fofr,resp,'k--');
ylabel ('幅度响应- V olts')
resp1 = 10. .* log10(resp+eps);
subplot(2,1,2)
plot(fofr,resp1,'k--');
xlabel ('归一化频率f/fr')
ylabel ('幅度响应- dB')
实验结果：
2．二次对消(双延时线对消器)
单延时线对消器的幅频响应在零频附近抑制杂波的零值区宽度可能达不到要求。

一次延时对消器的输出再加入另一个延时对消器如图3(a)，在其抑制杂波的凹口就能展宽，此结构称为双延时线对消器，或简称为二次对消器。

两个单延时线对消器级联的输出是单个对消器输出的平方，即双延时线对消器的幅频响应为：
)2cos 1(2sin
42
r d r d T f T f ππ-=
可见双延时线对消器的频率响应周期为r f ，比单延时线对消器对杂波有进一步的对消效果。

但是在杂波抑制凹口加宽的同时，可检测的动目标多普勒频率范围减小了，尤其是多次对消时。

双延时线对消器相加器的输出信号为：
)2()(2)()2()()()(r r r r r T t f T t f t f T t f T t f T t f t f +++-=+++-+-
这样可将信号)(t f 及其一个脉冲周期前的信号同时加到相加器上，一个脉冲周期前的信号幅度加权系数为2-，然后再加上两个脉冲周期前的信号，此结构称为三脉冲对消器。

显然两者具有相同的频率特性。

实验源程序
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %参数说明：
%fofr1是所期望的周期数；
%函数说明:
%单延时线对消器与双延时线对消器的幅度进行了比较
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear all; clc; fofr1=3; eps = 0.00001; fofr = 0:0.01:fofr1; arg1 = pi .* fofr;
resp = 4.0 .* ((sin(arg1)).^2); max1 = max(resp); resp = resp ./ max1;
(a) 双延时线对消器
(b) 三脉冲对消器
图3 双延时线对消器与三脉冲对消器
resp2 = resp .* resp;
subplot(2,1,1);
plot(fofr,resp,'k--',fofr, resp2,'k');
ylabel ('幅度响应e - V olts')
resp2 = 20. .* log10(resp2+eps);
resp1 = 20. .* log10(resp+eps);
subplot(2,1,2)
plot(fofr,resp1,'k--',fofr,resp2,'k'); legend ('single canceler','double canceler') xlabel ('N归一化频率f/fr')
ylabel ('幅度响应- dB')
实验结果：。