脈衝壓縮，作為一種能夠同時實現遠距離和高分辨率探測的雷達技術體制，通常採用調製發射脈衝和濾波接收回波達到這一目的。本文首先考慮了脈衝壓縮的一些實際情況和問題，然後對由於波形生成技術和自適應信號處理技術的進步帶來的能力提升進行討論。該部分內容將分成3次發佈完成，這是第一次，其他二次敬請期待。
脈衝壓縮的實際問題
脈衝壓縮使用長脈衝，通常以峰值功率發射，而在頻率或相位上進行調製。這種調製脈衝或波形的設計一方面能夠為接收機完成檢測和分辨提供足夠的回波信號功率，另一方面對目標運動和外界干擾等因素具有較強的魯棒性。
波形參數的選擇，如脈寬、帶寬和調製方式需要考慮硬件決定的所有附加因素。這裡討論的問題主要包括髮射機的影響、電磁干擾(EMI)以及由於有限的脈衝長度(脈衝重疊)而產生的自掩蔽效應。
1發射機失真
射頻發射機既能放大雷達波形又能使雷達波形產生失真。瞭解這種失真的本質，並在雷達接收機上加以糾正是很重要的。
發射機有多種類型，發射機的選擇取決於雷達的應用、系統的體系結構和要使用的具體器件。發射機放大產生的波形，波形的產生方法和發射機的設計共同決定了所發射波形的性能。
產生所選波形的最常見方法有：
◎掃頻本振(LO)，常用於產生線性調頻信號；
◎表面波(SAW)器件，常用於產生線性和非線性調頻波形；
◎數字任意波形發生器(AWGS)，以其巨大的靈活性而日益受到人們的青睞。
發射機的功率效率直接影響到雷達發射的能量，從而決定雷達的檢測性能。然而，最大的功率效率會導致發射機非線性。波形生成方法和發射機的組合可以導致發射波形的兩種失真形式：導致頻譜整形的線性失真和線性失真。
2線性失真
由單個發射器件的有限帶寬引起，這些器件的通帶不是平坦的，會產生振幅波動導致振幅失真。此外，色散(在不同的頻率在不同的速度通過系統傳播)也會引入頻率(或相位)失真。一種儘量減少這些影響的方法預矯正，它通過補償後續的線性失真，使發射波形達到所需的技術指標要求。
有限的發射機帶寬使發射波形也受到頻帶限制，至少在有限脈衝寬度的可能範圍內。因此，相位編碼波形通常都是使用可以避免碼元突變的方式來實現。
圖2是相位編碼波形碼元之間的相位轉換，其中(A)是理想的實現，將在發射機中經歷有限帶寬失真。(B)使用內插相位轉換，和(C)採用避免突變的編碼實現方案。
3非線性失真
由雷達功率放大器(波形從天線發射到自由空間前遇到的最後一個部件)引起的。為了最大限度地提高效率功率放大器通常在最大增益(飽和)下工作，導致輸出的信號波形都有非線性失真的幅度調製。
非線性失真的副產品是由於波形中的不同頻率分量的成對相乘而產生的互調產物。這些互調頻率會是波形的頻譜產生擴展，導致頻譜洩漏，增加了不同用頻設備之間相互干擾的可能性。
總的來說，互調頻率和發射機引起的噪聲導致雷達頻譜分量增加，直接導致相鄰頻譜區域的干擾(見圖3)，這效應也被稱為頻譜再生，在日益擁擠的電磁頻譜中，這種干擾是不允許的。因此，設計發射波形時避免或至少最小化頻譜再生。
4電磁干擾
由於EMI的原因雷達系統既可以成為受害者，也可以成為干擾源，在波形設計中，必須兼顧這兩個方面。事實上，EMI一直是在頻率選擇和波形設計中必須考慮的一個重要的問題。然而，由於電磁頻譜的日益廣泛的使用，波形設計對於最小電磁干擾的重要性也越來越大。
EMI引起雷達系統問題的一個顯著例子發生在低頻，例如用於樹葉透視(FOPEN)的頻率。FOPEN雷達是一種高空間分辨率的成像系統，為了透過叢林密集的樹葉來進行成像，工作頻率通常選擇在20MHz到1200MHz之間。
為了獲得高距離分辨率，雷達信號帶寬會達到幾百兆赫。然而，這些FOPEN雷達的工作頻段同樣也被許多其他系統所使用，包括廣播電臺、通信和電視。因此，FOPEN系統採用了避免電磁頻譜中與其他用戶相關聯的部分的策略。
避免EMI變得越來越具有挑戰性。由於商業無線通信的發展，特別是無線流媒體視頻的需求，電磁頻譜正變得越來越擁擠。因此，雷達將不得不應對新的干擾源。頻譜擁塞的增加將使波形的設計更加複雜，而且導致雷達波形會隨著頻譜環境的變化逐個脈衝的修改波形。
雷達還必須符合各國確定的輻射標準，這些輻射標準規定了波段內和帶外頻譜要求。頻帶外的頻譜要求規定了可在分配的傳輸頻帶內的頻率上發射的允許功率。
波段外的頻譜要求是以頻譜滾降率為來規定的，以dB的形式來描述每十倍頻的滾降率，其中十倍頻指的是頻率的10倍。目前，20分貝/十倍頻的滾降率是雷達系統應用的標準。
然而，頻譜擁塞的增加可能會導致變化，從而將滾降率提高到30甚至40dB/十年。因此，未來雷達系統的設計和相關的波形設計很可能需要達到更嚴格的頻譜兼容程度。
5脈衝重疊
當雷達系統發送其波形時，接收機被關閉以避免損壞。因此，在短時間內雷達是“瞎”的，這會導致所謂的脈衝重疊現象。脈衝重疊發生在非常短的範圍內，並在脈衝重複頻率(PRF)確定的距離間隔內重複。
這種重複使得對於高PRF雷達來說脈衝重疊會特別嚴重，因為它造成了許多盲區。它還對脈衝壓縮和檢測性能有影響，因為只有一部分波形可以在接收時進行處理。
圖4說明了第n次脈衝的回波是如何在一個距離間隔內被遮擋的，對於重疊的回波(A)及(C)當接收器關閉時，每個回波的一部分被漏掉。
圖4回波(A)和(C)被遮蔽，因為它們在與脈衝傳輸重疊的時間(即當接收器被關閉時)到達接收機。如果脈衝寬度與重複週期的比(佔空比τ/T)增大，回波將被遮蔽。
圖5顯示了當波形為線性調頻時，重疊對脈衝壓縮的影響。圖5比較了來自(A)一個完整的LFM回波和(B)一個已經重疊50%的LFM回波的匹配濾波器響應，其中只有一半的波形被接收到。由於只有一半的波形是存在的，從脈衝壓縮獲得的幅度增益被減半，距離分辨率也明顯下降。
從圖5所示的主瓣寬度的增加中明顯看出，50%遮擋的LFM回波只有原始回波的一半帶寬，導致距離分辨率退化2倍。
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