Was sind Techniken zur Verarbeitung von Pulskompressionssignalen?

Pulskompression ist eine Signalverarbeitungstechnik, die in Radar- und Sonarsystemen verwendet wird, um eine hohe Auflösung bei gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen Signalstärke zu erreichen. Dabei wird der Radarimpuls so moduliert, dass er eine längere Zeitdauer einnimmt als ein herkömmlicher Impuls gleicher Spitzenleistung. Diese verlängerte Impulsdauer ermöglicht eine bessere Unterscheidung zwischen nahe beieinander liegenden Zielen und verbessert die Fähigkeit des Radars, kleine Objekte zu erkennen oder zwischen verschiedenen reflektierenden Oberflächen zu unterscheiden. Um diese Vorteile zu erzielen, nutzen Pulskompressionstechniken typischerweise komplexe Wellenformen wie lineare Frequenzmodulation (LFM) oder codierte Wellenformen.

Zu den Vorteilen der Impulskomprimierung gehören eine verbesserte Entfernungsauflösung und Zielerkennungsfunktionen. Durch die zeitliche Komprimierung des Radarimpulses mithilfe von Techniken wie LFM oder codierten Wellenformen können Radarsysteme eine viel feinere Auflösung für die Entfernungsmessung zu Zielen erreichen. Diese erhöhte Auflösung ermöglicht die Erkennung kleinerer Objekte und eine bessere Unterscheidung zwischen nahe beieinander liegenden Zielen, was besonders in Umgebungen mit Unordnung oder bei der gleichzeitigen Verfolgung mehrerer Ziele von Vorteil ist. Die Impulskomprimierung verbessert auch die Fähigkeit des Radars, schwache Signale zu erkennen, wodurch die Gesamtempfindlichkeit und die Betriebsleistung unter rauen Bedingungen verbessert werden.

Die Pulskompression mit der Technik der linearen Frequenzmodulation (LFM) ist eine spezielle Methode, bei der der Radarpuls über seine Dauer mit einer linear steigenden oder fallenden Frequenz moduliert wird. Diese Modulation erzeugt eine CHIRP-Wellenform, bei der sich die Frequenz linear mit der Zeit ändert. Wenn dieser CHIRP-Impuls gesendet und dann empfangen wird, nachdem er von einem Ziel reflektiert wurde, wird das empfangene Signal mit einer Kopie des gesendeten Chirp-Impulses gemischt. Der als Korrelation bekannte Mischvorgang komprimiert den Zwitscherimpuls zeitlich und verkürzt so effektiv seine Dauer. Dieser komprimierte Impuls hat die gleiche Energie wie der ursprüngliche längere Impuls, jedoch mit deutlich verbesserter Entfernungsauflösung. Die LFM-Pulskomprimierung wird aufgrund ihrer Einfachheit, Effizienz und Fähigkeit, eine hohe Auflösung bei gleichzeitig hoher Signalleistung und Empfindlichkeit zu erreichen, häufig in Radarsystemen eingesetzt.