脉冲压缩，作为一种能够同时实现远距离和高分辨率探测的雷达技术体制，通常采用调制发射脉冲和滤波接收回波达到这一目的。本文首先考虑了脉冲压缩的一些实际情况和问题，然后对由于波形生成技术和自适应信号处理技术的进步带来的能力提升进行讨论。该部分内容将分成3次发布完成，这是第一次，其他二次敬请期待。
脉冲压缩的实际问题
脉冲压缩使用长脉冲，通常以峰值功率发射，而在频率或相位上进行调制。这种调制脉冲或波形的设计一方面能够为接收机完成检测和分辨提供足够的回波信号功率，另一方面对目标运动和外界干扰等因素具有较强的鲁棒性。
波形参数的选择，如脉宽、带宽和调制方式需要考虑硬件决定的所有附加因素。这里讨论的问题主要包括发射机的影响、电磁干扰(EMI)以及由于有限的脉冲长度(脉冲重叠)而产生的自掩蔽效应。
1发射机失真
射频发射机既能放大雷达波形又能使雷达波形产生失真。了解这种失真的本质，并在雷达接收机上加以纠正是很重要的。
发射机有多种类型，发射机的选择取决于雷达的应用、系统的体系结构和要使用的具体器件。发射机放大产生的波形，波形的产生方法和发射机的设计共同决定了所发射波形的性能。
产生所选波形的最常见方法有：
◎扫频本振(LO)，常用于产生线性调频信号；
◎表面波(SAW)器件，常用于产生线性和非线性调频波形；
◎数字任意波形发生器(AWGS)，以其巨大的灵活性而日益受到人们的青睐。
发射机的功率效率直接影响到雷达发射的能量，从而决定雷达的检测性能。然而，最大的功率效率会导致发射机非线性。波形生成方法和发射机的组合可以导致发射波形的两种失真形式：导致频谱整形的线性失真和线性失真。
2线性失真
由单个发射器件的有限带宽引起，这些器件的通带不是平坦的，会产生振幅波动导致振幅失真。此外，色散(在不同的频率在不同的速度通过系统传播)也会引入频率(或相位)失真。一种尽量减少这些影响的方法预矫正，它通过补偿后续的线性失真，使发射波形达到所需的技术指标要求。
有限的发射机带宽使发射波形也受到频带限制，至少在有限脉冲宽度的可能范围内。因此，相位编码波形通常都是使用可以避免码元突变的方式来实现。
图2是相位编码波形码元之间的相位转换，其中(A)是理想的实现，将在发射机中经历有限带宽失真。(B)使用内插相位转换，和(C)采用避免突变的编码实现方案。
3非线性失真
由雷达功率放大器(波形从天线发射到自由空间前遇到的最后一个部件)引起的。为了最大限度地提高效率功率放大器通常在最大增益(饱和)下工作，导致输出的信号波形都有非线性失真的幅度调制。
非线性失真的副产品是由于波形中的不同频率分量的成对相乘而产生的互调产物。这些互调频率会是波形的频谱产生扩展，导致频谱泄漏，增加了不同用频设备之间相互干扰的可能性。
总的来说，互调频率和发射机引起的噪声导致雷达频谱分量增加，直接导致相邻频谱区域的干扰(见图3)，这效应也被称为频谱再生，在日益拥挤的电磁频谱中，这种干扰是不允许的。因此，设计发射波形时避免或至少最小化频谱再生。
4电磁干扰
由于EMI的原因雷达系统既可以成为受害者，也可以成为干扰源，在波形设计中，必须兼顾这两个方面。事实上，EMI一直是在频率选择和波形设计中必须考虑的一个重要的问题。然而，由于电磁频谱的日益广泛的使用，波形设计对于最小电磁干扰的重要性也越来越大。
EMI引起雷达系统问题的一个显著例子发生在低频，例如用于树叶透视(FOPEN)的频率。FOPEN雷达是一种高空间分辨率的成像系统，为了透过丛林密集的树叶来进行成像，工作频率通常选择在20MHz到1200MHz之间。
为了获得高距离分辨率，雷达信号带宽会达到几百兆赫。然而，这些FOPEN雷达的工作频段同样也被许多其他系统所使用，包括广播电台、通信和电视。因此，FOPEN系统采用了避免电磁频谱中与其他用户相关联的部分的策略。
避免EMI变得越来越具有挑战性。由于商业无线通信的发展，特别是无线流媒体视频的需求，电磁频谱正变得越来越拥挤。因此，雷达将不得不应对新的干扰源。频谱拥塞的增加将使波形的设计更加复杂，而且导致雷达波形会随着频谱环境的变化逐个脉冲的修改波形。
雷达还必须符合各国确定的辐射标准，这些辐射标准规定了波段内和带外频谱要求。频带外的频谱要求规定了可在分配的传输频带内的频率上发射的允许功率。
波段外的频谱要求是以频谱滚降率为来规定的，以dB的形式来描述每十倍频的滚降率，其中十倍频指的是频率的10倍。目前，20分贝/十倍频的滚降率是雷达系统应用的标准。
然而，频谱拥塞的增加可能会导致变化，从而将滚降率提高到30甚至40dB/十年。因此，未来雷达系统的设计和相关的波形设计很可能需要达到更严格的频谱兼容程度。
5脉冲重叠
当雷达系统发送其波形时，接收机被关闭以避免损坏。因此，在短时间内雷达是“瞎”的，这会导致所谓的脉冲重叠现象。脉冲重叠发生在非常短的范围内，并在脉冲重复频率(PRF)确定的距离间隔内重复。
这种重复使得对于高PRF雷达来说脉冲重叠会特别严重，因为它造成了许多盲区。它还对脉冲压缩和检测性能有影响，因为只有一部分波形可以在接收时进行处理。
图4说明了第n次脉冲的回波是如何在一个距离间隔内被遮挡的，对于重叠的回波(A)及(C)当接收器关闭时，每个回波的一部分被漏掉。
图4回波(A)和(C)被遮蔽，因为它们在与脉冲传输重叠的时间(即当接收器被关闭时)到达接收机。如果脉冲宽度与重复周期的比(占空比τ/T)增大，回波将被遮蔽。
图5显示了当波形为线性调频时，重叠对脉冲压缩的影响。图5比较了来自(A)一个完整的LFM回波和(B)一个已经重叠50%的LFM回波的匹配滤波器响应，其中只有一半的波形被接收到。由于只有一半的波形是存在的，从脉冲压缩获得的幅度增益被减半，距离分辨率也明显下降。
从图5所示的主瓣宽度的增加中明显看出，50%遮挡的LFM回波只有原始回波的一半带宽，导致距离分辨率退化2倍。
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