摘要测量目标是雷达的基本任务之一。
当雷达探测到目标后，就要对目标回波信号进行处理以便提取有关信息。
本文基于高频地波超视距雷达，主要进行相位编码及复合相位编码雷达信号处理方面的研究。
雷达信号处理的主要内容包括最佳检测原理、匹配滤波及模糊函数。
其中匹配滤波技术是雷达信号处理中的核心技术，它的应用几乎覆盖整个雷达领域，经常在雷达信号的处理中被频繁的应用。
基于相位编码信号具有易于工程实现和处理、不存在距离-多普勒耦合、可获得高的信号处理增益以及良好的抗干扰性能等优点，本文主要采用基于P4码的相位编码信号作为发射信号，并由此生成了模拟回波信号。
之后对发射信号和回波信号进行相关运算即匹配滤波处理，仿真得出信号的距离信息。
但相位编码信号不能很好的兼顾距离、速度分辨率、多普勒敏感等特性，所以本文在研究P4码信号的基础上结合基本相位编码信号的特点研究了脉内相位编码脉间准随机跳频信号与多载频相位编码信号等复合相位编码信号，主要进行发射信号和回波信号的设计，并通过匹配滤波处理仿真得出信号的距离信息。
关键词：相位编码信号；P4码；跳频信号；匹配滤波；多载频相位编码AbstractTo detect target is one of the basic tasks of radar.When the target is detected,it is time to process the echo signal in order to get correlative information.This thesismainly studies the processes ofphase-coded signal and hybrid phase-coded signal that base on aHigh Frequency Surface Wave Radar.Radarsignal processing includes prime detectiontheory,matched filtering and ambiguity function.Matchedfiltering is the key technic in radar signal processing,which covers almost every field of radar and applies in signal processing frequently.Phasecodedsignal has drawn attention due to a lot of advantages, such as easy to creat and process,nocoupling of distanc-doppler,high processing gain andanti-interference characteristic.In this paper, the waveform of radar signal with P4 code is designedaccording to the system parametersand the echo waveform of phase coded signalis given. Thencorrelation process in range of these two signals is made and the simulation result is given.Due to P4 code can not equipe all the advantages at the same time, the frequency hopping signal andthe multicarrier phase coded(MCPC)radar signal are studyed further more.Theparametersof signal aredesigned and the distance simulation result is given.Keywords phase coded signal;P4code;frequency hopping signal;matched filtering;multicarrier phase coded目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.1.1 高频地波超视距雷达简介 (1)1.1.2 雷达波形设计的意义 (2)1.2 国内外研究状况综述 (3)1.2.1 超视距雷达的发展与应用 (3)1.2.2 雷达信号处理的发展 (3)1.3 本课题主要研究内容 (4)1.4 本文章节安排 (5)第2章相位编码信号理论 (6)2.1 相位编码信号简介 (6)2.1.1 P4码特性分析 (6)2.1.2 互补P4码 (7)2.2 相位编码信号波形参数设计 (10)2.2.1 设计原则 (11)2.2.2 设计过程及步骤 (11)2.2.3 设计结果 (13)2.3 本章小结 (13)第3章相位编码信号的距离处理 (15)3.1 相位编码信号的测距原理 (15)3.2 脉内相位编码脉间跳频信号的处理 (16)3.2.1 脉内相位编码脉间跳频信号介绍 (16)3.2.2 相关函数 (19)3.2.3 匹配滤波处理 (19)3.3 本章小结 (22)第4章多载频相位编码信号 (23)4.1 多载波调制技术 (23)4.2 MCPC的信号形式及其编码方式 (24)4.2.1 MCPC信号的结构 (24)4.2.2 MCPC信号的相位编码方式 (25)4.3 MCPC信号特性分析 (26)4.4 信号参数设计和仿真结果 (27)4.4.1 信号参数设计 (27)4.4.2 MCPC脉冲串的处理 (29)4.5 本章小结 (30)结论 (31)参考文献 (32)附录 (34)谢辞 .................................................. 错误！未定义书签。
第1章绪论1.1课题研究背景1.1.1高频地波超视距雷达简介雷达是英文Radar的音译，源于Radio Detection and Ranging的缩写，原意是“无线电探测和测距”，即利用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置[1]。
随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅是测量目标距离、方位和仰角，而且还包括测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。
从雷达工作频段来看，现代雷达的发展有两个趋势：其一是由于精密测量、精密跟踪及制导技术的要求以及器件水平的不断提高，使雷达的工作频段越来越高，已从微波频段扩展到毫米波段，甚至到光波段[2]。
这类雷达对目标的测量精度相当高，有的还可以成像。
然而，由于雷达的探测波束扫掠地面时引起强大的地物杂波，同时又由于地球曲率的存在，这类雷达探测不到“超视距”的目标，即使是低空目标的探测也很困难，因此采用“低空偷袭”已成为对付这类雷达的基本战术。
另一方面，由于“超视距”探测目标的需要，工作在短波低端，中波高端的高频(HF)雷达的研究十分活跃[3]。
随着雷达技术的飞速发展，近些年来高频超视距雷达OTHR(Over the Horizon Radar)逐步成为新体制雷达的研究热点。
高频超视距雷达工作在3-30MHz的高频波段，利用这一频段电波传播的特殊性来实现超视距探测。
地波超视距雷达的主要优点是能克服地球曲率的限制，探测地平线以下的目标。
按电波传播方式不同，高频雷达分为高频天波（Sky Wave）超视距雷达和高频地波超视距雷达HFSWR(High Frequency Surface Wave Radar)[4]。
天波超视距雷达诞生于60年代初的美国，它利用电离层对短波的反射效应使电波传播到远方来探测目标，作用距离为1000-4000公里，主要用于对远程战略进攻进行早期预警；高频地波超视距雷达是利用雷达波束在地表面（包括海面）的绕射效应使电波沿地球曲面传播的雷达,由于垂直极化电磁波沿海面传播损耗低且海水具有良好的导电特性，因而电波通过导电海面的绕射能探测到300公里以外的舰船、低空飞机和巡航导弹。
由于不受电离层的影响，地波超视距雷达往往比天波超视距雷达更容易探测到目标[5]。
但地波传输损耗随着距离的增大而成指数规律衰减，所以作用距离比天波雷达的作用距离近，这样地波超视距雷达就可以弥补微波雷达和天波超视距雷达探测不到的盲区。
当需要监视海面目标时，地波超视距雷达更显出其潜在的应用价值。
高频地波超视距雷达在现代战争和民用事业中发挥着越来越重要的作用。
民用上，超视距雷达可对指定海区实施全天候连续监视，及时发现作用范围内的船只和低空飞行目标。
此外，通过对高频地波超视距雷达回波谱结构的分析可为海洋环境探测，海洋气象预报等方面提供有效的研究工具。
军用上，超视距雷达具有常规雷达所不能比拟的优点：首先，超视距探测能力可获得较长的预警时间。
其次，由于高频地波雷达工作波长较长、电波传播稳定，对现有的隐身技术不敏感，因而具备抗隐身能力。
此外，反辐射导弹不能携带与地波雷达的工作波长相适应的大口径天线，而使地波雷达具备了抗反辐射导弹的能力[6]。
高频地波超视距雷达研制上的低成本和应用上的高效益，使其日益受到各国军方的重视。
1.1.2雷达波形设计的意义二十世纪五十年代 P.M.Woodward 提出著名的雷达模糊原理，定义了模糊函数及分辨常数等新概念，并首次提出了波形设计问题[7]。
指出距离分辨力和测量精度取决于信号的带宽而非时宽，从而大大推动了雷达信号理论的发展。
第二次世界大战期间，关于如何设计雷达接收机使之对脉冲和连续波(CW)传输信号获得最佳的信噪比曾进行了大量的研究。
这些发送信号基本上都是简单信号，因此，主要工作是解决当时器件对性能的限制问题。
1945 年以后的十年，大多数工作集中在大功率发射机和天线，以及低噪声系数的接收机-混频器。
现代雷达中对雷达信号的研究主要集中于脉冲压缩信号。
脉冲压缩一般采用线性调频(LFM)、非线性调频(NLFM)、相位编码、频率编码和极化编码等方式。
由于雷达的波形不仅决定了信号处理方法，而且直接影响系统的分辨力、测量精度以及抑制杂波能力等潜在性能[8]，雷达波形设计就成了雷达系统最佳综合的重要内容，逐渐成为现代雷达理论的重要分支。
雷达波形设计的任务是针对给定用途和应用场合的雷达，设计和选择合适的发射信号波形。
因此首先我们要知道雷达的用途与环境，主要包括目标的类型与特性、需要测定目标的哪些信息、测量的精度和分辨力要求、目标的雷达截面积和目标可能存在的距离、速度、角度的分布范围[9]。