パルス圧縮とは - わかりやすく解説 Weblio辞書

パルス圧縮

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/01/14 01:36 UTC 版)

この項目では、信号処理技術について説明しています。パルスレーザー増幅技術については「チャープパルス増幅」をご覧ください。

この項目「パルス圧縮」は翻訳されたばかりのものです。不自然あるいは曖昧な表現などが含まれる可能性があり、このままでは読みづらいかもしれません。（原文：en:Pulse compression）
修正、加筆に協力し、現在の表現をより自然な表現にして下さる方を求めています。ノートページや履歴も参照してください。（2016年10月）

パルス圧縮（パルスあっしゅく英: Pulse compression）とは、レーダー・ソナー・超音波検査などに広く応用される、距離分解能およびS/N比向上のための信号処理技術である。送信パルスを変調し、受信信号と送信パルスとの相関をとることにより達成される^[1]。

単純パルス

信号

パルスレーダーが送信できる最も単純な信号は振幅 $A$ で搬送波周波数（英語版）が $f 0$ の正弦波を幅 $T$ の矩形関数で切り取った正弦波パルスである。このパルスは周期的に送信されるが、そのことはこの項における主題に関係がないので、単パルス $s$ のみを考えるものとする。パルスが時刻 $t = 0$ から開始するものと仮定すれば、この信号は複素数表記を用いて次のように書ける。

s(t)={\begin{cases}A\exp(2i\pi f_{0}t)&{\text{if}}\;0\leq t<T\\0&{\text{otherwise}}\end{cases}}

…エコーを弁別することが可能である。

標的が互いに近すぎると…

…エコーは混りあってしまう。

信号の送信に必要なエネルギー

送信パルスの瞬時電力は

P (t) = | s | 2 (t)

で与えられる。このパルスの送信に必要なエネルギーは以下のように書ける。

E=\int _{0}^{T}P(t)\mathrm {d} t=A^{2}T

位相符号化によるパルス圧縮

他にも信号を変調する方法は存在する。位相変調はよく用いられる手法で、この場合はパルスを

N

個の長さ

T / N

のタイムスロットに分割して、それぞれの開始時の位相をあらかじめ定めた規約に基いて決定する。たとえば、位相を変えないタイムスロット（そのスロットでは信号はそのまま送信される）と、信号を

π

だけシフト（信号の符号反転と等価）するタイムスロットを並べる。位相シフト

{0, π}

の配列はバーカー符号（英語版）として知られる手法に則って選ぶ。二種類の位相だけでなくより多くの位相を用いて符号化することもある（多相符号化）。線形チャープの場合と同様、パルス圧縮は相互相関を通じて達成される。

バーカー符号の利点^[3]はその単純さ（上述のとおり、

π

位相シフトは符号反転で済む）にあるが、パルス圧縮比はチャープの場合よりも低くなり、またドップラー効果による

1 / T

を超える周波数変化に対して非常に鋭敏になる。

出典

^ J. R. Klauder, A. C, Price, S. Darlington and W. J. Albersheim, ‘The Theory and Design of Chirp Radars,” Bell System Technical Journal 39, 745 (1960).
^ Achim Hein, Processing of SAR Data: Fundamentals, Signal Processing, Interferometry, Springer, 2004, ISBN 3-540-05043-4, pages 38 to 44.
^ J.-P. Hardange, P. Lacomme, J.-C. Marchais, Radars aéroportés et spatiaux, Masson, Paris, 1995, ISBN 2-225-84802-5, page 104.

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