2024年4月23日发(作者：皋庸)
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第３７卷第３期（总第１４５期）
火控雷达技术
Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３（Ｓｅｒｉｅｓ １４５）
２００８年９月
Ｆｉｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒａｄａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｐｔ．２００８
文章编号：１００８—８６５２（２００８）０３—０５６—０３
步进频率雷达中多普勒效应的影响及其补偿
郭鹏程 蔡兴雨 陈 矛
（西安电子工程研究所 西安７１０１００）
【摘要】 首先分析多普勒效应对步进频一维距离像的影响，然后介绍当前存在的主要的运动
补偿方法，对性能较好的最小脉组误差法进行重点分析，对该方法的计算量，测速精度进行分析，并
给出计算机仿真结果。
关键词：步进频率；运动补偿；补偿精度；最小脉组误差法
中图分类号：ＴＮ８３０．３；ＴＮ９５ 文献标志码：Ａ
Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔｅｐｐｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒａｄａｒ
Ｇｕｏ Ｐｅｎｇｃｈｅｎｇ Ｃａｉ Ｘｉｎｇｙｕ Ｃｈｅｎ Ｍａｏ
（Ｘｉ’ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ ７１０１００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ Ｏｎ ｏｎｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆ ａ ｓｔｅｐｐｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｄａｒ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ；
ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍ—
ａｎｃｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ；ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，
ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｐｐｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ
本文首先分析多普勒效应对步进频一维距离像
１ 引言
的影响，然后介绍了当前存在的主要的运动补偿方
法，并对性能较好的最小脉组误差法进行了重点分
高距离分辨率雷达具有精度高、抗杂波、反隐身
析，对该方法的计算量，测速精度，抗噪声性能进行
以及可以识别真假目标并对目标进行精确定位等优 了仿真，给出了计算机仿真结果。
点，因此在精确制导弹药中具有广阔的应用前景。
频率步进雷达技术是一种重要的宽带高距离分辨雷
２ 多普勒效应对步进频一维距离像的
达技术。
频率步进雷达通过发射一组载频跳变的脉冲串
影响
来获得大带宽，回波信号等同于目标的频域响应，只
要发射的信号波形有足够的带宽，用常规的逆傅里
设频率步进信号的脉冲重复周期为Ｔ ；发射脉
叶变换处理就能孤立目标的强散射中心，从而实现
冲宽度为Ｔ ；载频起始频率为．ｆｏ；频率步进阶梯为
距离高分辨。频率步进体制雷达因其接收机瞬时带
Ａｆ；频率步进数为Ｎ；目标起始距离为Ｒ；光速为Ｃ。
宽小、对数字信号处理硬件速度要求低且波形设计
回波信号：
灵活等种种优点，已成为高距离分辨率雷达技术的
（￡）一∑Ｎ－１嗽ｔ ｒ ２Ｒ
发展趋势。
Ｏ ｌ ｒ
收稿日期：２００８—０３—１１
作者简介：郭鹏程．男，ｌ９８３年生，硕ｔ： 『究生，研究方向为雷达信号处理。
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第３期 郭鹏程等 步进频率雷达中多普勒效应的影响及其补偿 ５７
…ｐ 丌（ｆｏ ｑ－
一
］
其他参数不变，只改变目标的速度，做仿真分析
Ｎ∑－Ｉ
ｉ ０ Ｉ
三二主二篓
一．一一
——
ｖ＝０ｍ／Ｓ
、ｔ＝５０ＩＩＩ／Ｓ
Ｖ＝５００Ｉｌｌ／Ｓ
．－－－－－－－－．－．
・ｅｘｐＦ—ｊ２，ｒｆ。 ］ｅｘｐ『一ｊ２ｒｃｉＡｆ ］ （１）
Ｌ ｊ Ｌ ＿Ｊ
其中，公式（１）为静目标回波的视频信号，
ｅｘｐ（２７ｒ－厂。（２Ｖ／Ｃ）ｉＴ，）和ｅｘｐ（２ｚｒＡｆ（２Ｖ／Ｃ） Ｔｒ）则
分别是速度为 的目标追加在公式（１）上的一次相
位项和二次相位项。
下面通过计算机仿真，来分析运动产生的多普
勒效应对一维距离像的影响。选择参数如下：频率步
进阶梯△厂一５Ｍ，脉冲重复频率２０Ｋ，频率步进数Ｎ
一
６４；载频
．
， 一３５Ｇ。假设目标只有一个强散射中
心，距离为１００ｍ，速度为５００ｍ／ｓ，仿真结果见图ｌ
和图２。可见，一次相位主要造成“距离游动”，即导
致测距不准；二次相位项主要是导致距离像的失真
一一
幅度下降和展宽，即能量发散，信杂比降低，这
也将直接影响目标检测性能。
图ｌ 一次相位对一维距离像的影响
图２ 二次相位对一维距离像的影响
＾＾
ＩＩ
ｆ ｉ＼
＼ ．．．．．
图３ 目标速度不同时二次相位的影响
可见，雷达参数不变的条件下，高速目标时，二
次相的影响比较大。相反，低速目标时相对小，因此
在某些应用中可以忽略二次相位的影响，由此派生
了特定条件下的运动补偿算法，比如在汽车防撞雷
达中的应用 （对此，本文不做讨论）。
上面分别分析了回波信号中一次相位，二次相
位对一维距离像的影响，真实的回波信号一次相位
和二次相位是同时存在的，而且是多散射中心。下
面分析多散射中心时，运动（模拟真实的回波信号）
对一维距离像的影响。
假设目标速度 ＝３０ ｍ／ｓ，三个强散射中心距
离
图４ 运动对步进频率一维距离像的影响
从以上仿真分析可以得出结论，运动导致测距
不准，最大可以误差一个粗分辨单元；运动导致信杂
比降低，降低了雷达的检测性能；波峰分裂，出现伪
峰，影响到雷达对目标的识别。
因此，运动对于频率步进体制雷达是致命的弱
点，我们在进行ＩＦＦＴ前，必须对运动加以补偿。
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５８ 火控雷达技术 第３７卷
脉冲回波信号经运动补偿并以发射频率高低排序后
３步进频率雷达的运动补偿
本节首先讨论步进频一维成像对速度补偿精度
的要求，然后讨论补偿方法。
３．１补偿精度
的复采样值，当估计速度等于真实速度时，脉冲误差
函数达到最小值 。设目标真实速度为２００ｍ／ｓ，其
他参数如前。单目标脉组误差随补偿速度的变化ｆＨｊ
线如图５所示。
由前面分析得知，一次相位项导致目标距离像
产生“距离游动”，若以距离游动不超过半个距离单
０ 。 ０
元为条件，则目标速度估计误差△ 须满足：
△ ≤ｃ／４ ｏ丁 （２）
二次相位项导致距离像的失真——幅度下降
和展宽，即能量发散，信杂比降低，这也将直接影响
目标检测性能。作为定量标准，设在相参处理间隔内
二次相位变化不超过丌／２为距离像不失真的条件，
则目标速度估计误差△ 须满足：
△ ≤ｃ／８Ｎ ａｆＴ， （３）
分析可知，一次相位补偿精度要求比较高，在米
／秒的量级，二次相位补偿精度要求相对比较低，在
百米／秒的量级。
３．２ 补偿方法
从３．１得知，对步进频运动补偿的精度相对较
高，因此，我们需要考虑一种测速精度比较高的方
法。文献［２］综述了已经有的补偿方法，主要有６种
思路，做简要概述。
有附加测速信息的运动补偿，补偿精度很难达
到；利用距离变化率进行运动补偿，对匀速运动目标
有良好的效果，对速度变化的情况不佳；脉冲多普勒
测速方法，数据率很低；帧间脉冲多普勒，有很大的
测速模糊；降阶处理估计目标运动参数，测速精度相
对较差。
本文重点分析当前评价较高的二维高分辨率自
测速方法［５ ］。所谓二维高分辨率自测速方法，就是
在处理过程中，用多组速度值进行补偿，选出其中
补偿最好的速度值，即可同时获得目标的距离一速
度二维信息。
最小脉组误差法测速原理：
顺序发射两组载频由＿厂。正步进至 ＋（Ｎ一
１）Ａｆ和由厂。＋（Ｎ一１）Ａｆ负步进至－厂。的脉冲序
列，分别称为正调频脉组和负调频脉组。定义脉组误
差函数（ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）为：
Ｂｅ（ｖ）
Ｎ－Ｉ
Ｉｓ；（ｋ）－－ｓ （
：＝
∑ｓ； ｓ （
）ｌ（
）ｌ （
走＝
走＝
：
＝
＝Ｏ，…，
＝，…，一１
Ｎ—１）
）
’ ＝
（４）
式中Ｓ （忌），Ｓ （忌）分别为正、负调频脉组内子
图５单散射点时脉组误差随补偿速度的变化曲线
实际上，在高分辨力雷达中，目标应等效为多散
射点目标模型。这时，雷达与目标间的径向运动不
仅要考虑平动分量还应考虑转动分量。当平动分量
与转动分量同时存在时，在平动分量被补偿后，目标
的转动也会使同一载频激励下的回波响应发生变
化。但在脉组问目标的转动量是很小的，由此引起
的脉组间同一载频激励下目标回波响应的变化量也
很小。图６是多个散射点时脉组误差随估计速度的
变化曲线。由图６可以看出，在多散射点的情况下，
脉组误差函数仍然在运动补偿速度和目标真实速度
相
９０ ｌ ９２ ｌ９４ ｌ ９６ ｌ９８ ２００ ２０２ ２０４ ２０６ ２０８ ２ｌ ０
速度ｆ＂（ｍ／ｓ）
图６ 多散射点时脉组误差随补偿速度的变化曲线
４结论
口
分析可知，正、负调频脉组间的脉组误差函数在
（下转第７５页）
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第３期 张瑞等 一种分布式无人值守发行射机设计 ７５
３ 结论
本发射机采用模块化设计思路，正确划分出四
种基本功能模块，并由其构建发射机射频系统。事
实证明，这种模块化的设计思路提高了批量生产的
效率，极大的减少了调试损耗。同时系统中利用电
源禁闭、射频幅度均衡、温度自适应控制、带线分配／
空气板线合成等技术，不仅满足了总体性能指标，也
改善了系统的环境适应能力。目前系统已经初步完
成了考机并开始了低气压环境下的试用。
参考文献：
［１］ 叶治政等．开关稳压电源ｌ－Ｍ］．北京：高等教育
出版社，ｌ９８９．
［２］廖承恩，微波技术基础［Ｍ－Ｉ（第一版）．西安：
西安电子科技大学出版社，１９９４．
１－３］清华大学《微带电路》编写组．微带电路［Ｍ］．
图７ 波形及频谱测试结果
北京：人民邮电出版社，ｌ９７６．
（上接第５８页）
普勒对一维距离像产生影响，以及介绍了运用最小
脉组差法来进行运动补偿。为今后的工程应用奠定
了理论基础。
速度轴上具有全局最小值，且位于目标速度真值处。
这样，目标速度参数估计问题就可转化为在速度轴
上基于最小脉组误差准则的最优参数搜索问题。通
过在速度轴上搜索脉组误差函数最小值所在的位
置，结合实际应用中对目标速度范围的先验知识，即
参考文献：
［１］Ｇｉｌｌ Ｇ．Ｓ．Ｓｔｅｐ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｖｅ ｆｏｒｍ ｄｅｓｉｇｎ
ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｖｉｎｇ ｔａｒｇｅｔ
可实现目标速度参数的快速最优估计。
从计算量看，利用最小脉组误差进行速度搜索
的每一步迭代过程仅需２Ｎ次复乘加运算，即使在
ｉｎ ｃｌｕｔｔｅｒ［Ａ］．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒａｄａｒ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．１９９６．５７３—５７８．
对目标速度完全未知的情况下做遍历搜索，运算量
也不会太大，以当前高速ＤＳＰ处理性能仍能实现实
时处理。当然，如果能在雷达系统中附加测速手段
进行速度粗估计，再用最小脉组误差准则进行精估，
则运算量又会大大减少。
［２］毛二可，龙腾，韩月秋．频率步进雷达数字
信号处理［Ｊ］．航空学报，２００１，６．
［３］ 张建辉，刘国岁，顾红，苏卫民．编码步进调频
连续波信号在汽车防撞雷达中的应用［Ｊ］．电
子学报，２００１，７．
［４］刘峥，张守宏．跳频脉冲雷达的运动速度参数
５ 结束语
步进频体制雷达的突出优点是获得目标的一维
估计［Ｊ］．信号处理，２０００，（２）．
［５］ 刘峥，张守宏．步进频率雷达目标的运动参数
估计［Ｊ］．电子学报，２０００，（３）．
高分辨距离像，这样有利于雷达对目标进行有效识
别，以及对要害部位有效打击。多普勒效应对一维
距离像产生了致命的影响，本文深层次地分析了多
［６］ 于迎春．Ｃｈｉｒｐ子脉冲步进频率信号处理机的
模块化设计［Ｊ］．火控雷达技术，２００５，３４（１）：
７２—７５．
2024年4月23日发(作者：皋庸)
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第３７卷第３期（总第１４５期）
火控雷达技术
Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３（Ｓｅｒｉｅｓ １４５）
２００８年９月
Ｆｉｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒａｄａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｐｔ．２００８
文章编号：１００８—８６５２（２００８）０３—０５６—０３
步进频率雷达中多普勒效应的影响及其补偿
郭鹏程 蔡兴雨 陈 矛
（西安电子工程研究所 西安７１０１００）
【摘要】 首先分析多普勒效应对步进频一维距离像的影响，然后介绍当前存在的主要的运动
补偿方法，对性能较好的最小脉组误差法进行重点分析，对该方法的计算量，测速精度进行分析，并
给出计算机仿真结果。
关键词：步进频率；运动补偿；补偿精度；最小脉组误差法
中图分类号：ＴＮ８３０．３；ＴＮ９５ 文献标志码：Ａ
Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔｅｐｐｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒａｄａｒ
Ｇｕｏ Ｐｅｎｇｃｈｅｎｇ Ｃａｉ Ｘｉｎｇｙｕ Ｃｈｅｎ Ｍａｏ
（Ｘｉ’ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ ７１０１００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ Ｏｎ ｏｎｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆ ａ ｓｔｅｐｐｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｄａｒ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ；
ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍ—
ａｎｃｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ；ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，
ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｐｐｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ
本文首先分析多普勒效应对步进频一维距离像
１ 引言
的影响，然后介绍了当前存在的主要的运动补偿方
法，并对性能较好的最小脉组误差法进行了重点分
高距离分辨率雷达具有精度高、抗杂波、反隐身
析，对该方法的计算量，测速精度，抗噪声性能进行
以及可以识别真假目标并对目标进行精确定位等优 了仿真，给出了计算机仿真结果。
点，因此在精确制导弹药中具有广阔的应用前景。
频率步进雷达技术是一种重要的宽带高距离分辨雷
２ 多普勒效应对步进频一维距离像的
达技术。
频率步进雷达通过发射一组载频跳变的脉冲串
影响
来获得大带宽，回波信号等同于目标的频域响应，只
要发射的信号波形有足够的带宽，用常规的逆傅里
设频率步进信号的脉冲重复周期为Ｔ ；发射脉
叶变换处理就能孤立目标的强散射中心，从而实现
冲宽度为Ｔ ；载频起始频率为．ｆｏ；频率步进阶梯为
距离高分辨。频率步进体制雷达因其接收机瞬时带
Ａｆ；频率步进数为Ｎ；目标起始距离为Ｒ；光速为Ｃ。
宽小、对数字信号处理硬件速度要求低且波形设计
回波信号：
灵活等种种优点，已成为高距离分辨率雷达技术的
（￡）一∑Ｎ－１嗽ｔ ｒ ２Ｒ
发展趋势。
Ｏ ｌ ｒ
收稿日期：２００８—０３—１１
作者简介：郭鹏程．男，ｌ９８３年生，硕ｔ： 『究生，研究方向为雷达信号处理。
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第３期 郭鹏程等 步进频率雷达中多普勒效应的影响及其补偿 ５７
…ｐ 丌（ｆｏ ｑ－
一
］
其他参数不变，只改变目标的速度，做仿真分析
Ｎ∑－Ｉ
ｉ ０ Ｉ
三二主二篓
一．一一
——
ｖ＝０ｍ／Ｓ
、ｔ＝５０ＩＩＩ／Ｓ
Ｖ＝５００Ｉｌｌ／Ｓ
．－－－－－－－－．－．
・ｅｘｐＦ—ｊ２，ｒｆ。 ］ｅｘｐ『一ｊ２ｒｃｉＡｆ ］ （１）
Ｌ ｊ Ｌ ＿Ｊ
其中，公式（１）为静目标回波的视频信号，
ｅｘｐ（２７ｒ－厂。（２Ｖ／Ｃ）ｉＴ，）和ｅｘｐ（２ｚｒＡｆ（２Ｖ／Ｃ） Ｔｒ）则
分别是速度为 的目标追加在公式（１）上的一次相
位项和二次相位项。
下面通过计算机仿真，来分析运动产生的多普
勒效应对一维距离像的影响。选择参数如下：频率步
进阶梯△厂一５Ｍ，脉冲重复频率２０Ｋ，频率步进数Ｎ
一
６４；载频
．
， 一３５Ｇ。假设目标只有一个强散射中
心，距离为１００ｍ，速度为５００ｍ／ｓ，仿真结果见图ｌ
和图２。可见，一次相位主要造成“距离游动”，即导
致测距不准；二次相位项主要是导致距离像的失真
一一
幅度下降和展宽，即能量发散，信杂比降低，这
也将直接影响目标检测性能。
图ｌ 一次相位对一维距离像的影响
图２ 二次相位对一维距离像的影响
＾＾
ＩＩ
ｆ ｉ＼
＼ ．．．．．
图３ 目标速度不同时二次相位的影响
可见，雷达参数不变的条件下，高速目标时，二
次相的影响比较大。相反，低速目标时相对小，因此
在某些应用中可以忽略二次相位的影响，由此派生
了特定条件下的运动补偿算法，比如在汽车防撞雷
达中的应用 （对此，本文不做讨论）。
上面分别分析了回波信号中一次相位，二次相
位对一维距离像的影响，真实的回波信号一次相位
和二次相位是同时存在的，而且是多散射中心。下
面分析多散射中心时，运动（模拟真实的回波信号）
对一维距离像的影响。
假设目标速度 ＝３０ ｍ／ｓ，三个强散射中心距
离
图４ 运动对步进频率一维距离像的影响
从以上仿真分析可以得出结论，运动导致测距
不准，最大可以误差一个粗分辨单元；运动导致信杂
比降低，降低了雷达的检测性能；波峰分裂，出现伪
峰，影响到雷达对目标的识别。
因此，运动对于频率步进体制雷达是致命的弱
点，我们在进行ＩＦＦＴ前，必须对运动加以补偿。
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５８ 火控雷达技术 第３７卷
脉冲回波信号经运动补偿并以发射频率高低排序后
３步进频率雷达的运动补偿
本节首先讨论步进频一维成像对速度补偿精度
的要求，然后讨论补偿方法。
３．１补偿精度
的复采样值，当估计速度等于真实速度时，脉冲误差
函数达到最小值 。设目标真实速度为２００ｍ／ｓ，其
他参数如前。单目标脉组误差随补偿速度的变化ｆＨｊ
线如图５所示。
由前面分析得知，一次相位项导致目标距离像
产生“距离游动”，若以距离游动不超过半个距离单
０ 。 ０
元为条件，则目标速度估计误差△ 须满足：
△ ≤ｃ／４ ｏ丁 （２）
二次相位项导致距离像的失真——幅度下降
和展宽，即能量发散，信杂比降低，这也将直接影响
目标检测性能。作为定量标准，设在相参处理间隔内
二次相位变化不超过丌／２为距离像不失真的条件，
则目标速度估计误差△ 须满足：
△ ≤ｃ／８Ｎ ａｆＴ， （３）
分析可知，一次相位补偿精度要求比较高，在米
／秒的量级，二次相位补偿精度要求相对比较低，在
百米／秒的量级。
３．２ 补偿方法
从３．１得知，对步进频运动补偿的精度相对较
高，因此，我们需要考虑一种测速精度比较高的方
法。文献［２］综述了已经有的补偿方法，主要有６种
思路，做简要概述。
有附加测速信息的运动补偿，补偿精度很难达
到；利用距离变化率进行运动补偿，对匀速运动目标
有良好的效果，对速度变化的情况不佳；脉冲多普勒
测速方法，数据率很低；帧间脉冲多普勒，有很大的
测速模糊；降阶处理估计目标运动参数，测速精度相
对较差。
本文重点分析当前评价较高的二维高分辨率自
测速方法［５ ］。所谓二维高分辨率自测速方法，就是
在处理过程中，用多组速度值进行补偿，选出其中
补偿最好的速度值，即可同时获得目标的距离一速
度二维信息。
最小脉组误差法测速原理：
顺序发射两组载频由＿厂。正步进至 ＋（Ｎ一
１）Ａｆ和由厂。＋（Ｎ一１）Ａｆ负步进至－厂。的脉冲序
列，分别称为正调频脉组和负调频脉组。定义脉组误
差函数（ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）为：
Ｂｅ（ｖ）
Ｎ－Ｉ
Ｉｓ；（ｋ）－－ｓ （
：＝
∑ｓ； ｓ （
）ｌ（
）ｌ （
走＝
走＝
：
＝
＝Ｏ，…，
＝，…，一１
Ｎ—１）
）
’ ＝
（４）
式中Ｓ （忌），Ｓ （忌）分别为正、负调频脉组内子
图５单散射点时脉组误差随补偿速度的变化曲线
实际上，在高分辨力雷达中，目标应等效为多散
射点目标模型。这时，雷达与目标间的径向运动不
仅要考虑平动分量还应考虑转动分量。当平动分量
与转动分量同时存在时，在平动分量被补偿后，目标
的转动也会使同一载频激励下的回波响应发生变
化。但在脉组问目标的转动量是很小的，由此引起
的脉组间同一载频激励下目标回波响应的变化量也
很小。图６是多个散射点时脉组误差随估计速度的
变化曲线。由图６可以看出，在多散射点的情况下，
脉组误差函数仍然在运动补偿速度和目标真实速度
相
９０ ｌ ９２ ｌ９４ ｌ ９６ ｌ９８ ２００ ２０２ ２０４ ２０６ ２０８ ２ｌ ０
速度ｆ＂（ｍ／ｓ）
图６ 多散射点时脉组误差随补偿速度的变化曲线
４结论
口
分析可知，正、负调频脉组间的脉组误差函数在
（下转第７５页）
维普资讯
第３期 张瑞等 一种分布式无人值守发行射机设计 ７５
３ 结论
本发射机采用模块化设计思路，正确划分出四
种基本功能模块，并由其构建发射机射频系统。事
实证明，这种模块化的设计思路提高了批量生产的
效率，极大的减少了调试损耗。同时系统中利用电
源禁闭、射频幅度均衡、温度自适应控制、带线分配／
空气板线合成等技术，不仅满足了总体性能指标，也
改善了系统的环境适应能力。目前系统已经初步完
成了考机并开始了低气压环境下的试用。
参考文献：
［１］ 叶治政等．开关稳压电源ｌ－Ｍ］．北京：高等教育
出版社，ｌ９８９．
［２］廖承恩，微波技术基础［Ｍ－Ｉ（第一版）．西安：
西安电子科技大学出版社，１９９４．
１－３］清华大学《微带电路》编写组．微带电路［Ｍ］．
图７ 波形及频谱测试结果
北京：人民邮电出版社，ｌ９７６．
（上接第５８页）
普勒对一维距离像产生影响，以及介绍了运用最小
脉组差法来进行运动补偿。为今后的工程应用奠定
了理论基础。
速度轴上具有全局最小值，且位于目标速度真值处。
这样，目标速度参数估计问题就可转化为在速度轴
上基于最小脉组误差准则的最优参数搜索问题。通
过在速度轴上搜索脉组误差函数最小值所在的位
置，结合实际应用中对目标速度范围的先验知识，即
参考文献：
［１］Ｇｉｌｌ Ｇ．Ｓ．Ｓｔｅｐ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｖｅ ｆｏｒｍ ｄｅｓｉｇｎ
ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｖｉｎｇ ｔａｒｇｅｔ
可实现目标速度参数的快速最优估计。
从计算量看，利用最小脉组误差进行速度搜索
的每一步迭代过程仅需２Ｎ次复乘加运算，即使在
ｉｎ ｃｌｕｔｔｅｒ［Ａ］．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒａｄａｒ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．１９９６．５７３—５７８．
对目标速度完全未知的情况下做遍历搜索，运算量
也不会太大，以当前高速ＤＳＰ处理性能仍能实现实
时处理。当然，如果能在雷达系统中附加测速手段
进行速度粗估计，再用最小脉组误差准则进行精估，
则运算量又会大大减少。
［２］毛二可，龙腾，韩月秋．频率步进雷达数字
信号处理［Ｊ］．航空学报，２００１，６．
［３］ 张建辉，刘国岁，顾红，苏卫民．编码步进调频
连续波信号在汽车防撞雷达中的应用［Ｊ］．电
子学报，２００１，７．
［４］刘峥，张守宏．跳频脉冲雷达的运动速度参数
５ 结束语
步进频体制雷达的突出优点是获得目标的一维
估计［Ｊ］．信号处理，２０００，（２）．
［５］ 刘峥，张守宏．步进频率雷达目标的运动参数
估计［Ｊ］．电子学报，２０００，（３）．
高分辨距离像，这样有利于雷达对目标进行有效识
别，以及对要害部位有效打击。多普勒效应对一维
距离像产生了致命的影响，本文深层次地分析了多
［６］ 于迎春．Ｃｈｉｒｐ子脉冲步进频率信号处理机的
模块化设计［Ｊ］．火控雷达技术，２００５，３４（１）：
７２—７５．