雷达目标回波信号的采样和处理是现代雷达的基本组成模块。采样信号的处理是实现雷达功能的根本，而回波信号的采样是实现其数字处理不可或缺的环节。

在现代雷达系统中，目标回波的采样通常通过模数转换(analog-to-digital conversion，ADC)系统实现。就射频雷达系统而言，目标信息包含在射频回波信号的幅度和/或相位的调制项(即复基带信号或同相分量信号和正交分量信号)中，因此，雷达回波的采样实际上是获取目标回波同相分量信号和正交分量信号的离散表示。基带信号采样和正交采样是两种常用的采样形式。基带信号采样首先将射频回波信号下变频到两路正交的基带信号;然后根据奈奎斯特采样定理设置采样频率，采用两个 ADC 获取同相分量和正交分量的采样。与基带信号采样不同，正交采样是直接对射频回波信号采样或将射频回波信号下变频到合适的中频回波信号的采样。正交采样根据正交采样定理设置采样频率，采用一个 ADC 和数字解调方式获取同相分量信号和正交分量信号的采样。正交采样不仅减少了 ADC 数量，同时也有效地解决了基带信号采样中两路下变频处理的非平衡性问题，提高了信号的采样质量。

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应当注意，无论基带信号采样还是正交采样都是以奈奎斯特采样定理为基础的，其采样频率与雷达信号带宽密切相关，不得低于雷达信号带宽的两倍。但是，对宽带/超宽带信号雷达而言，当前 ADC 满足不了应用的需要，这是因为受制于集成电路发展水平，难以实现信号的高速率和高量化精度采样。尽管可以通过多个 ADC 拼接等形式实现大宽带信号的采样，但是采样获得的大数据量为信号存储、传输和处理带来了新的问题。

近年来发展的压缩采样理论为宽带/超宽带信号的采样提供了新的手段。压缩采样理论以有限长稀疏信号为对象，将高维稀疏信号随机投影到低维空间，实现高维信号的低维表示。基于压缩采样理论发展的模信转换(analog-to-information conversion，AIC)或模拟信号压缩采样，采用随机预处理系统和低速 ADC，可实现稀疏模拟信号的低速采样或欠采样。AIC 采样速率与信号的稀疏度相关，可以以远低于奈奎斯特采样频率的采样速率进行采样;当 AIC 采样系统满足一定条件时，能够采用稀疏重构技术不失真地恢复原信号。因此，AIC采样获取的离散信号速率低、数据量小，可有效地进行宽带/超宽带信号的采样、存储和传输。

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经过十多年的研究和发展，人们提出了不同的 AIC 采样系统。平行于奈奎斯特采样理论，这些系统可简单地划分为面向低通信号的 AIC 和面向带通信号的 AIC。低通信号采样的 AIC 可获取基带信号的压缩采样，而带通信号采样的AIC 可获取射频信号的同相分量信号和正交分量信号的采样。

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AIC 采样信号是低速采样信号，不同于奈奎斯特采样信号，传统的信号处理方法不能直接应用于 AIC 采样信号处理。就 AIC 采样信号而言，由于其与AIC 采样系统密切相关，不同 AIC 采样系统可能也需要不同的信号处理方法。在雷达信号处理方面，人们根据雷达系统使用的 AIC，发展了相应的连续波雷达信号处理技术、脉冲多普勒处理技术、合成孔径雷达成像技术、雷达抗干扰技术等。业已发展的理论表明，采用 AIC 的雷达系统，在一定的信噪比环境下，达到奈奎斯特采样雷达的性能;同时还可以拓展雷达的功能。

《正交压缩采样雷达》根据压缩采样理论和雷达信号处理的发展，系统论述了正交压缩采样理论和相应的稀疏目标信息估计方法和技术。正交压缩采样属于带通信号采样的 AIC;它架构于正交采样理论和压缩采样理论，以射频回波信号或中频信号为对象，实现同相分量信号和正交分量信号的低速采样。因此，正交压缩采样既具有正交采样实现上的技术优势，又兼具压缩采样的低速采样特点，非常适宜于雷达信号的采样。在有关雷达的文献中，基于 AIC 采样系统的雷达统称为欠采样雷达。有鉴于此，本书把基于正交压缩采样的雷达称为正交压缩采样雷达。

本书以脉冲多普勒雷达信号的正交压缩采样与处理为主线，主要讨论雷达回波的正交压缩采样理论(第 3 章)和稀疏目标估计方法与技术(第 4 章和第 5 章)。为了便于读者阅读，本书在第 1 章和第 2 章分别介绍了脉冲多普勒雷达和压缩采样的基础知识。