选题背景及意义
雷达的英文名是Radar，源于radio detection and ranging的缩写，可知雷达的功能就是无线电探测和测距，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间距离。因此，雷达也被称为“无线电定位”。准确来说，雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息[1]。雷达出现于二战时期，英国无线电工程师沃森·瓦特利用无线电波在传播途中遇到金属物体则随即“反弹”的原理，把无线电探测原理变为一门实用技术。1943年起正式装备使用，并且用其缩写来命名RADAR（雷达）[2]。
不可否认的是雷达改变了我们的生活，它在多个领域范围内都有重要的应用，种类繁多且分类的方法也是多种多样。在我们的日常生活中，雷达一般会用于空中交通管制、导航以及探测气象状况和变化趋势等等。但雷达最为重要的应用还是在军事领域范围内,它可以用来对目标进行探测，将敌方环境、军事装备等信息及时传递给己方的作战指挥系统，己方指挥人员便可根据敌方的军事布置确定作战策略。 军事雷达在各个级别的作战指挥系统中可以起到实时、准确、全天候获取有关目标信息的作用[3]。
随着各个科学领域的不断进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。20世纪50年代以来，由于航空航天技术的飞速发展，飞机、导弹、人造卫星及宇宙飞船等都需要采用雷达作为探测和控制的手段。尤其是在20世纪60年代中研制的反洲际弹道导弹系统，对雷达提出了高精度、远距离、高分辨力及多目标测量等要求[4]。但是，如果要提高雷达的最大作用距离，那么信号就必须有大的能量。在发射设备峰值功率受限制时，只能依靠增加信号脉冲宽度来得到大的信号能量。而为了提高距离分辨力，则信号脉冲必须要有大的带宽。然而，一般来说，信号的时宽带宽积是一个常数，也就是说信号不可能同时有大的时宽和带宽。不过，脉冲压缩技术的出现则刚好有效解决了这个问题。脉冲压缩技术是指雷达通过发射大时宽脉冲信号以保证雷达的作用距离,并在大时宽脉冲中调制大带宽信号，在接收时通过对大带宽信号进行匹配滤波得到小时宽脉冲来提高雷达距离分辨率，从而获得了大时宽带宽积信号（脉冲压缩信号）[5]。
常用的脉冲压缩信号有3种，线性调频信号（LFM）、非线性调频信号（NLFM）和相位编码信号。线性调频信号通过非线性相位调制或线性频率调制来获得大时宽带宽积，在国外又称之为chirp信号。其主要优点是匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感，因而可以用一个匹配滤波器来处理有不同多普勒频移的信号，这将大大简化信号处理系统。其主要缺点是存在距离与多普勒频移的耦合以及脉压后的输出旁瓣较高，为压低旁瓣常采用失配处理，这将降低系统的灵敏度。该信号适用于对发射功率限制不严且多普勒频率变化范围较宽的雷达系统[4]。非线性调频信号可以抑制旁瓣，又避免了回波信号的损失，但设备较复杂，适用于对信号峰值功率有限制且多普勒频率变化范围较宽的雷达系统。相位编码信号有很高的时延和多普勒分辨能力，但对多普勒敏感，适用于多普勒频率变化范围较窄且对旁瓣电平要求不高的雷达系统。
LFM脉冲体制雷达具有长工作时宽和大工作带宽，有效解决了雷达远作用距离和高距离分辨力之间的矛盾。但随着雷达脉冲宽度的增长，单次脉冲压缩处理需要消耗的滤波器资源或者FFT处理资源超过了FPGA所能提供上限，不适合直接进行脉冲压缩处理。经过不断地探索和实践，我们发现可以使用分段圆周卷积来处理信号。
2、国内外研究现状
线性调频信号是研究最早、应用最广的一种脉冲压缩信号，直到现在都是高性能雷达如高分辨星载或机载SAR、逆合成孔径雷达（ISAR）和脉冲压缩雷达等系统中经常采用的信号波形之一。产生线性调频信号有两种基本方法即模拟法与数字法[6]。
模拟法是传统的方式，其又可分为有源和无源两种方法。有源法采用线性锯齿形电压控制压控振荡器（VCO）产生LFM信号,又称直接合成法。这种方法经过对VCO及锯齿波产生器的优化设计可在宽频带内获得满意的线性特性。有源法产生LFM信号虽然比较简单，但存在每个脉冲起始的射频振荡相位不相参的问题，并且振荡器长期和短期稳定度差，振荡频率随温度变化会有漂移，相位噪声性能也不佳。为了保证LFM信号的相干性，保持载频与基准信号相位同步，可以考虑加入锁相环节。锁相环的作用只是保证信号的起始点相位和基准信号同步，而在产生LFM信号的期间锁相环失锁，VCO的调频电压随调制电压成比例变化，载频相位完全靠时延的稳定性和调频斜率的稳定性保证，这种方法亦称为间接合成法。在LFM信号应用的早期常采用此方法产生大时宽带宽LFM信号。由于压控振荡法无法实现对信号波形及参数的灵活控制,带宽大时还难以获得好的谐波抑制,这些限制了该方法在高性能LFM信号产生中的应用[7]。无源法是利用某些器件或网络所具有的色散延迟特性将一激励窄脉冲扩展变换为LFM信号的一种技术，其关键是要构造一个与所要求相频特性一致的线性群延时全通或带通网络，该网络与脉冲压缩网络的相频特性正好相反。最常用的无源线性调频信号产生和脉冲压缩网络是色散延迟线，二十世纪七十年代后逐步被声表面波（SAW）器件取代。
无论是采用有源还是无源模拟法产生脉冲压缩信号都面临许多共同的问题系统体积庞大、灵活性较差、调试与维护困难。从信号形式来看，模拟法主要用于产生普通脉冲信号及一些简单的脉冲信号，对于产生复杂信号如编码信号等则存在诸多困难,难以满足现代雷达多波形、多模式工作体制的要求。
数字法是上世纪八十年代后随着数字技术与集成数字器件的迅速发展而发展起来的一种用于实现高质量信号产生的新方法。与模拟产生方法比较起来,数字产生方法主要有以下几个突出优点[8-11]：
（1）数字法能产生出多种不同的波形、甚至是任意复杂的波形，并能方便地改变脉冲的时宽和带宽，基本上任何调制功能都可通过这种方法实现。这对雷达系统的灵活性和生存力来说是极其重要的。
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