线性调频信号脉冲压缩-数字下变频程序 DDC

线性调频信号脉冲压缩-数字下变频程序 DDC
线性调频信号脉冲压缩-数字下变频程序 DDC

线性调频信号脉冲压缩-数字下变频程序DDC

clc;

clear all;

close all;

B=5e6; %%信号带宽

f0=30e6; %中频

fs=40e6; %采样频率

fs1=(20/3)*1e6; %%抽取后频率

T=24.9e-6; %%时宽

k=B/T;

fk=127; %%做DDC时的低通滤波器的阶数

fid=fopen('20090724fc1yindao4-0.dat','r');

sss=fread(fid,32*4096,'int16');

fclose(fid);

figure(100);plot(sss);grid on;xlabel('点数');ylabel('幅度');title('32个周期信号时域波形');grid on;

L=length(sss);

N=4096;

R=fix(L/N);

for r=1:R

ss(r,:)=sss((r-1)*N+1:1:r*N);

end

figure(1);plot(ss(R,:));xlabel('点数');ylabel('幅度');title('信号时域波形');grid on;

%%%%%%%%%%%%%%% 低通滤波器%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

ff=[0 1/8 1/4 1];

aa=[1 1 0 0];

b=firpm(fk,ff,aa);

[h,w]=freqz(b,1,1024);

% figure(2);

% f=linspace(0,fs/2,1024);

% plot(f/1e6,20*log10(abs(h)));xlabel('f/Mhz');ylabel('dB');title('低通滤波器的幅频响应');grid on;

%%%%%%%%%%%%%%%

DDC %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

ddcs=zeros(R,N+fk);

for r=1:1:R

n=-N/2:1:N/2-1;

si=ss(r,:).*cos(2*pi*f0*n/fs);

sq=-ss(r,:).*sin(2*pi*f0*n/fs);

I=conv(si,b);

Q=conv(sq,b);

ddcs(r,:)=I+j*Q;

end

m=1:N+fk;

figure(3);

subplot(211);plot(m,I);xlabel('点数');ylabel('幅度');title('DDC后I路信号波形');

subplot(212);plot(m,Q);xlabel('点数');ylabel('幅度');title('DDC后Q路信号波形');

% figure(4);

% subplot(211);plot(m,abs(ddcs(R,:)));xlabel('点数');ylabel('幅度');title('DDC后信号时域波形');grid on;

% sf=fftshift(fft(ddcs(R,:),2048));

% f=linspace(0,fs,2048);

% subplot(212);plot(f/1e6,abs(sf));xlabel('MHz');ylabel('幅度');title('DDC后信号频谱');grid on;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 6倍抽取%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%

PD=fix((N+fk)/6);

cddcs=zeros(R,PD);

for r=1:R

dd=ddcs(r,:);

for pd=1:PD

dd1(pd)=dd(6*pd);

end

cddcs(r,:)=dd1;

end

%%%抽取之后信号的加窗脉压%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

N1=T*fs;

t=linspace(-T/2,T/2,N1);

hs=exp(j*k*pi*t.^2);%%%用于未抽取信号

ha=conj(fliplr(hs));

P=fix(N1/6);

for p=1:P

hb(p)=ha(6*p); %%%%%%%%%%对匹配滤波器进行抽取

end

window=hamming(P); %%%%%%%加hamming窗

chmyw=zeros(R,PD+P-1);

h=hb.*window.';

for r=1:R

chmyw(r,:)=conv(cddcs(r,:),h);

end

figure(6);

plot(20*log10(abs(chmyw(R,:))/max(abs(chmyw(R,:)))));xlabel('点数');ylabel('dB');title('抽取之后信号加窗脉压');grid on;

figure(7);

plot((abs(chmyw(R,:))));xlabel('点数');ylabel('幅度');title('抽取之后信号加窗脉压');grid on;

线性调频信号数字脉冲压缩技术分析_郑力文

2011年1月1日第34卷第1期 现代电子技术 M odern Electro nics T echnique Jan.2011V ol.34N o.1 线性调频信号数字脉冲压缩技术分析 郑力文,孙晓乐 (中国空空导弹研究院,河南洛阳 471009) 摘 要:在线性调频信号脉冲压缩原理的基础上,利用M atlab 对数字脉冲压缩算法进行仿真,得到了雷达目标回波信号经过脉冲压缩后的仿真结果。运用数字脉冲压缩处理中的中频采样技术与匹配滤波算法,对中频采样滤波器进行了优化,降低了实现复杂度,减少了运算量与存储量。最后总结了匹配滤波的时域与频域实现方法,得出在频域实现数字脉冲压缩方便,运算量小,更适合线性调频信号。 关键词:线性调频信号;脉冲压缩;中频采样;匹配滤波 中图分类号:T N911-34 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2011)01-0039-04 Digital Pulse C ompression Technology of Linear Frequency Modulation Signal ZH ENG L-i w en,SU N X iao -le (Chi na Airborne Missi le Academy,L uo yang 471009,China) Abstract :Based o n the pr inciple of pulse com pr essio n techno lo gy o f linear fr equency mo dulat ion signal,the simulatio n r e -sult of radar echo sig nal co mpressed by the pulse can be ga ined by using M atlab to simulate the dig ital pulse com pr essio n algo -r ithm.Co mbining the techno log y o f IF sampling with the matching filt er alg or ithm in the digit al pulse compression processing and optimazing the I F sampling filter,which can remarkably reduce the complex ity and decr ease t he mult iplier operation and the memo ry.Finally ,the implementation methods of matching filter algo rithm in time domain and fr equency doma in are summar ized,the dig ital pulse compression can be im plemented on frequency do main. Keywords :linear frequency modulatio n signal;pulse com pr essio n;IF sampling ;matching f ilter 收稿日期:2010-07-22 为了提高雷达系统的发现能力,以及测量精度和分 辨能力,要求雷达信号具有大的时宽带宽积[1-2]。但是,在系统的发射和馈电设备峰值功率受限制的情况下,大的信号能量只能通过加大信号的时宽来得到。然而单载频脉冲信号的时宽和带宽乘积接近1,故大的时宽和带宽不可兼得。因此,对这种信号来说,测距精度和距离分辨力同测速精度和速度分辨力以及作用距离之间存在着不可调和的矛盾。在匹配滤波器理论的指导下,提出了线性调频脉冲压缩的概念,即在宽脉冲内附加线性调频,以扩展信号的频带,提供了一类信号,其时宽带宽乘积大于1,称之为脉冲压缩信号或大时宽带宽积信号。线性调频信号是应用最广泛的脉冲压缩信号,因此线性调频信号的特性、脉冲压缩的原理及其实现技术都是比较受人关注的[3-5]。 1 线性调频信号脉冲压缩基本原理1.1 线性调频信号简介 线性调频信号是通过非线性相位调制或线性频率调制(LFM )来获得大的时宽带宽积[6-7],这种信号又称 为chirp 信号,它是研究得最早而且应用最广泛的一种脉冲压缩信号。线性调频信号的时域波形如图1所示, 其频谱如图2所示。 线性调频信号可以表示为: x (t)=A #r ect t S #exp j 2P f 0t +L t 2 2 (1) 式中:A 为信号幅度;rect (t/S )为矩形函数,即: rect (t/S )= 1, t/S \1/20, t/S <1/2 (2) 线性调频信号的瞬时角频率X i 为: X i =d U d t =2P f 0+L t (3) 图1 线性调频信号的时域波形 在脉冲宽度S 内,信号的角频率由2P f 0-L S /2变

线性调频脉冲雷达信号matlab仿真

二〇一年十月 课题小论文 题 目:线性调频(LFM )脉冲压缩雷达仿真学院:专 业: 学生姓名:刘斌学号:年 级: 指导教师:

线性调频(LFM )脉冲压缩雷达仿真 一.雷达工作原理 雷达是Radar (RAdio Detection And Ranging )的音译词,意为“无线电检测和测距”,即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置,这也是雷达设备在最初阶段的功能。典型的雷达系统如图1.1,它主要由发射机,天线,接收机,数据处理,定时控制,显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无,目标斜距,目标角位置,目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念,使它具有对运动目标(飞机,导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。雷达的应用越来越广泛。 图1.1:简单脉冲雷达系统框图 雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形(Radar Waveform ),然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去,遇到目标后,电磁波一部分反射,经接收天线和收发开关由接收机接收,对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。 假设理想点目标与雷达的相对距离为R ,为了探测这个目标,雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播,经过时间R 后电磁波到达目标,照射到目标上的电磁波可写成: ()R s t C - 。电磁波与目标相互作用,一部分电磁波被目标散射,被反射的电磁波为()R s t C σ?-,其中σ为目标的雷达散射截面(Radar Cross Section ,简称RCS ),反映目 标对电磁波的散射能力。再经过时间R 后,被雷达接收天线接收的信号为(2)R s t C σ?-。 如果将雷达天线和目标看作一个系统,便得到如图1.2的等效,而且这是一个LTI (线性时不变)系统。 图1.2:雷达等效于LTI 系统 等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1 ()() M i i i h t t σδτ==-∑(1.1)

线性调频脉冲压缩雷达仿真

一. 线性调频(LFM )信号 脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率。这种体制采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率,保证足够大的作用距离;而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲,以提高距离分辨率,较好的解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。 脉冲压缩雷达最常见的调制信号是线性调频(Linear Frequency Modulation )信号,接收时采用匹配滤波器(Matched Filter )压缩脉冲。 LFM 信号(也称Chirp 信号)的数学表达式为: 22() 2()()c K j f t t t s t rect T e π+= (2.1) 式中c f 为载波频率,()t rect T 为矩形信号, 11()0,t t rect T T elsewise ? , ≤? =?? ? (2.2) B K T = ,是调频斜率,于是,信号的瞬时频率为()22c T T f Kt t + -≤≤,如图 2.1 图2.1 典型的chirp 信号(a )up-chirp(K>0)(b )down-chirp(K<0) 将2.1式中的up-chirp 信号重写为: 2()()c j f t s t S t e π= (2.3) 式中, 2 ()( )j Kt t S t rect e T π= (2.4) 是信号s(t)的复包络。由傅立叶变换性质,S(t)与s(t)具有相同的幅频特性,只是中心频率不同而以,因此,Matlab 仿真时,只需考虑S(t)。以下Matlab 程序产生2.4式的chirp 信号,并作出其时域波形和幅频特性,如图2.2。

%%demo of chirp signal T=10e-6; %pulse duration10us B=30e6; %chirp frequency modulation bandwidth 30MHz K=B/T; %chirp slope Fs=2*B;Ts=1/Fs; %sampling frequency and sample spacing N=T/Ts; t=linspace(-T/2,T/2,N); St=exp(j*pi*K*t.^2); %generate chirp signal subplot(211) plot(t*1e6,real(St)); xlabel('Time in u sec'); title('Real part of chirp signal'); grid on;axis tight; subplot(212) freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St)))); xlabel('Frequency in MHz'); title('Magnitude spectrum of chirp signal'); grid on;axis tight; 仿真结果显示: 图2.2:LFM信号的时域波形和幅频特性

线性调频(LFM)信号脉冲压缩仿真

随机信号处理实验 ————线性调频(LFM)信号脉冲压缩仿真 姓名:钱振宇 学号: 0904210144

一、实验目的: 1、了解线性FM 信号的产生及其性质; 2、熟悉MATLAB 的基本使用方法; 3、利用MATLAB 语言编程匹配滤波器。 4、仿真实现FM 信号通过匹配滤波器实现脉压处理,观察前后带宽及增益。 5、步了解雷达中距离分辨率与带宽的对应关系。 二、实验内容: 1、线性调频信号 线性调频矩形脉冲信号的复数表达式为: ()()2001222j f t j f t ut lfm t t u t Arect S e e ππτ??+ ?????== ??? ()211,210,2 j ut t t t u t Arect rect t e πττττ?≤??????==? ? ??????>??为信号的复包络,其中为矩形函数。 0u f τ式中为脉冲宽度,为信号瞬时频率的变化斜率,为发射频率。 当1B τ≥(即大时宽带宽乘积)时,线性调频信号特性表达式如下: 0()2LFM f f f rect u B S -??= ???幅频特性: 2 0()()4LFM f f f u ππφ-=+相频特性: 20011222i d f f t ut f ut dt ππ????=+=+ ???? ???信号瞬时频率: 程序如下: %%产生线性调频信号 T=10e-6; %脉冲宽度 B=400e6; %chirp signal 频带宽度400MHz K=B/T; %斜率 Fs=2*B;Ts=1/Fs; %采样频率与采样周期 N=T/Ts %N=8000 t=linspace(-T/2,T/2,N); %对时间进行设定 St=exp(j*pi*K*t.^2) %产生chirp signal

雷达线性调频信号(LFM)脉冲压缩

西南科技大学 课程设计报告 课程名称: 设计名称:雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 姓名: 学号: 班级: 指导教师: 起止日期: 2010.12.25-----2011.1.5

课程设计任务书 学生班级:学生姓名:学号: 设计名称:雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 起止日期:2010、12、25——2011、1、03 指导教师: 课程设计学生日志

课程设计考勤表 课程设计评语表

雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 一、 设计目的和意义 掌握雷达测距的工作原理,掌握匹配滤波器的工作原理及其白噪声背景下的匹配滤波的设计,线性调频信号是大时宽频宽积信号;其突出特点是匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感以及更好的低截获概率特性。LFM 信号在脉冲压缩体制雷达中广泛应用;利用线性调频信号具有大带宽、长脉冲的特点,宽脉冲发射已提高发射的平均功率保证足够的作用距离;而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲已提高距离分辨率,较好的解决了雷达作用距离和距离分辨率之间的矛盾;。而利用脉冲压缩技术除了可以改善雷达系统的分辨力和检测能力,还增强了抗干扰能力、灵活性,能满足雷达多功能、多模式的需要。 二、 设计原理 1、匹配滤波器原理: 在输入为确知加白噪声的情况下,所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器,设一线性滤波器的输入信号为)(t x : )()()(t n t s t x += 其中:)(t s 为确知信号,)(t n 为均值为零的平稳白噪声,其功率谱密度为2/No 。 设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ,其频率响应为)(ωH ,其输出响应: )()()(t n t s t y o o += 输入信号能量: ∞<=?∞ ∞-dt t s s E )()(2 输入、输出信号频谱函数: dt e t s S t j ?∞ ∞--=ωω)()( )()()(ωωωS H S o = ωωωπωωd e S H t s t j o ?∞ -=)()(21)( 输出噪声的平均功率: ωωωπ ωωπd P H d P t n E n n o o ??∞∞-∞∞-==)()(21)(21)]([22 ) ()()(2)()(21 2 2 ωωωπ ωωπ ωωd P H d e S H SNR n t j o o ? ? ∞ ∞ -∞ ∞-=

脉冲压缩技术

脉冲压缩技术 在雷达信号处理中的应用

一.脉冲压缩的产生背景及定义 1.1 脉冲压缩的定义 脉冲压缩即pulse compression,它是指发射宽编码脉冲并对回波进行处理以获得窄脉冲,因此脉冲压缩雷达既保持了窄脉冲的高距离分辨力,又能获得宽脉冲的强检测能力。 1.2脉冲压缩的主要手段 目前的脉冲压缩的手段主要有线性调频、非线性调频与相位编码等。 1)线性调频 是最简单的脉冲压缩信号,容易产生,而且其压缩脉冲形状和信噪比对多普勒频移不敏感,因而得到了广泛的应用,但是,在利用多普勒频率测量目标方位和距离的情况下很少使用; 2)非线性调频 非线性调频具有几个明显的优点,不需要对时间和频率加权,但是系统复杂。为了达到所需的旁瓣电平,需要对每个幅度频谱分别进行调频设计,因而在实际中很少应用; 3)相位编码 相位编码波形不同于调频波形,它将宽脉冲分为许多短的子脉冲。这些子脉冲宽度相等,其相位通过编码后被发射。根据所选编码的类型,包括巴克码、伪随机序列编码以及多项制编码等。 1.3脉冲压缩的产生背景 随着飞行技术的飞速发展,对雷达的作用距离、分辨能力、测量精度和单值性等性能指标提出越来越高的要求。测距精度和距离分辨力对信号形式的要求是一致的,主要取决于信号的频率结构,为了提高测距精度和距离分辨力,要求信号具有大的带宽。而测速精度和速度分辨力则取决于信号的时域结构,为了提高测速精度和速度分辨力,要求信号具有大的时宽。除此之外,为提高雷达系统的发现能力,要求信号具有大的能量。由此可见,为了提高雷达系统的发现能力、测量精度和分辨能力,要求雷达信号具有大的时宽、带宽、能量乘积。但是,在系统的发射和馈电设备峰值功率受限制的情况下,

模拟信号与数字信号之间的转换

模拟数据(Analog Data)是由传感器采集得到的连续变化的值,例如温度、压力,以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。数字数据(Digital Data)则是模拟数据经量化后得到的离散的值,例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。目前,ASCII美国信息交换标准码(American Standard Code for Information Interchange)已为ISO国际标准化组织和CCITT国际电报电话咨询委员会所采纳,成为国际通用的信息交换标准代码,使用7位二进制数来表示一个英文字母、数字、标点或控制符号;图形、音频与视频数据则可分别采用多种编码格式。 模拟信号与数字信号 (1)模拟信号与数字信号 不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输:模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal),例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波),或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示;数字数据则采用数字信号(Digital Signal),例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1,用恒定的负电压表示二进制数0),或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时,电磁波本身既是信号载体,同时作为传输介质;而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时,它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时,一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来,才能将信号从一个节点传到另一个节点。 (2)模拟信号与数字信号之间的相互转换 模拟信号和数字信号之间可以相互转换:模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号,即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值,例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级,实用中常采取24位或30位编码;数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号,目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号,也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。

模拟信号与数字信号的区别

主要是与离散的数字信号相对的连续的信号。模拟信号分布于自然界的各个角落,如每天温度的变化,而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。电学上的模拟信号是主要是指幅度和相位都连续的电信号,此信号可以被模拟电路进行各种运算,如放大,相加,相乘等。 模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息,其信号的幅度,或频率,或相位随时间作连续变化, 如目前广播的声音信号,或图像信号等。 模拟信号与数字信号的区别 (1)模拟信号与数字信号 不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输:模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal),例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波),或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示;数字数据则采用数字信号(Digital Signal),例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1,用恒定的负电压表示二进制数0),或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时,电磁波本身既是信号载体,同时作为传输介质;而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时,它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时,一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来,才能 将信号从一个节点传到另一个节点。 (2)模拟信号与数字信号之间的相互转换 模拟信号和数字信号之间可以相互转换:模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulatio n)方法量化为数字信号,即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值,例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级,实用中常采取24位或30位编码;数字信号一般通过对载波进行移相(P hase Shift)的方法转换为模拟信号。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号,目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号,也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用 发展前景的是数字信号。 模拟信号的数字传输 图所示为一简单增量调制的仿真实验原理图。图中的话音信号源采用了一个高斯噪声源经过3KHz低通滤波器后的输出来模拟。调整图中的图符5的增益可以改变差值Δ的大小。在接收端,解调器未使用与本地

基于MATLAB的线性调频信号的仿真..

存档编号________ 基于MATLAB的线性调频信号的仿真 教学学院 届别 专业 学号 指导教师 完成日期

内容摘要:线性调频信号是一种大时宽带宽积信号。线性调频信号的相位谱具有平方律特性,在脉冲压缩过程中可以获得较大的压缩比,其最大优点是所用的匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感,即可以用一个匹配滤波器处理具有不同多普勒频移的回波信号,这些都将大大简化雷达信号处理系统,而且线性调频信号有着良好的距离分辨率和径向速度分辨率。因此线性调频信号是现代高性能雷达体制中经常采用的信号波形之一,并且与其它脉压信号相比,很容易用数字技术产生,且技术上比较成熟,因而可在工程中得到广泛的应用。 关键词:MATLAB;线性调频;脉冲压缩;系统仿真

Abstract:Linear frequency modulation signal is a big wide bandwidth signal which is studied and widely used. The phase of the linear frequency modulation signal spectra with square law characteristics, in pulse compression process can acquire larger compression, its biggest advantage is the use of the matched filter of the echo signal doppler frequency is not sensitive, namely can use a matched filter processing with different doppler frequency shift of the echo signal, these will greatly simplified radar signal processing system, and linear frequency modulation signal has a good range resolution and radial velocity resolution. So linear frequency modulation signal is the modern high performance radar system often used in one of the signal waveform, and compared with other pulse pressure signal, it is easy to use digital technologies to produce, and the technology of the more mature, so in engineering can be widely applied. Keywords:MATLAB, LFM, Pulse compression, System simulation

脉冲压缩

“雷达原理” 作业报告 西安电子科技大学 2011年11月 摘要简单介绍了脉冲压缩技术的原理和类型,并对线性调频脉冲压缩进行了详细的分析推导。 引言 雷达是通过对回波信号进行接收再作一些检测处理来识别复杂回波中的有用信息的。其中,波形设计有着相当重要的作用,它直接影响到雷达发射机形式的选择"信号处理方式"雷达的作用距离及抗干扰"抗截获等很多重要问题。现代雷达中广泛采用了脉冲压缩技术。脉冲压缩雷达常用的信号有线性调频信号和二相编码信号。脉冲压缩雷达具有高的辐射能量和高的距离分辨力,这种雷达具有很强的抗噪声干扰和欺骗干扰的性能。对线性调频信号有效的干扰方式是移频干扰(对二相编码信号较有效的干扰方式是距离拖引干扰。 1脉冲压缩简介 雷达的基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标,并测定目标的空间位置。雷达分辨力是雷达的主要性能参数之一。所谓雷达分辨力是指在各种目标环境下区分两个或两个以上的邻近目标的能力。一般说来目标距离不同、方位角不同、高度不同以及速度不同等因素都可用来分辨目标,而与信号波形紧密联系的则是距离分辨力和速度(径向)分辨力。

两个目标在同一角度但处在不同距离上,其最小可区分的距离称为距离分辨力,如图1.1所示,雷达的距离分辨力取决于信号带宽。对于给定的雷达系统,可达到的距离分辨力为 B c r 2=δ 式中,c 为光速,B=f ?可为发射波形带宽。 图1.1脉冲压缩雷达原理示意图 雷达的速度分辨力可用速度分辨常数表征,信号在时域上的持续宽度越大,在频域上的分辨能力就越好,即速度分辨力越好。 对于简单的脉冲雷达,B=f ?=1/τ,此处,τ为发射脉冲宽度。因此,对于简单的脉冲雷达系统,将有 τδ2c r = 在普通脉冲雷达中,由于雷达信号的时宽带宽积为一常数(约为1),因此不能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。 雷达对目标进行连续观测的空域叫做雷达的探测范围,也是雷达的重要性能参数,它决定于雷达的最小可测距离和最大作用距离,仰角和方位角的探测范围。而发射功率的大小影响作用距离,功率大则作用距离大。发射功率分脉冲功率和平均功率。雷达在发射脉冲信号期间τ内所输出的功率称脉冲功率,用Pt 表示;平均功率是指一个重复周期Tr 内发射机输出功率的平均值,用Pav 表示。它们的关系为: r av t T P =P τ 脉冲压缩(PC)雷达体制在雷达脉冲峰值受限的情况下,通过发射宽脉冲而获得高的发射

雷达线性调频脉冲压缩的原理及其MATLAB仿真

雷达线性调频脉冲压缩的原理及其MATLAB仿真

线性调频(LFM)脉冲压缩雷达仿真 一.雷达工作原理 雷达是Radar(RAdio Detection And Ranging)的音译词,意为“无线电检测和测距”,即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置,这也是雷达设备在最初阶段的功能。典型的雷达系统如图1.1,它主要由发射机,天线,接收机,数据处理,定时控制,显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无,目标斜距,目标角位置,目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念,使它具有对运动目标(飞机,导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。雷达的应用越来越广泛。 图1.1:简单脉冲雷达系统框图 雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形(Radar Waveform),然后经馈线和收发开关

由发射天线辐射出去,遇到目标后,电磁波一部分反射,经接收天线和收发开关由接收机接收,对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。 假设理想点目标与雷达的相对距离为R,为了探测这个目标,雷达发射信号()s t,电磁波以光速C向四周传播,经过时间R C后电磁波到达目 标,照射到目标上的电磁波可写成:()R -。电磁 s t C 波与目标相互作用,一部分电磁波被目标散射, 被反射的电磁波为()R σ?-,其中σ为目标的雷达 s t C 散射截面(Radar Cross Section ,简称RCS),反映目标对电磁波的散射能力。再经过时间R C后, 被雷达接收天线接收的信号为(2)R σ?-。 s t C 如果将雷达天线和目标看作一个系统,便得到如图1.2的等效,而且这是一个LTI(线性时不变)系统。 图 1.2:雷达等效于LTI系统

雷达线性调频信号的脉冲压缩处理

题目 : 雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 线性调频脉冲信号,时宽 10us ,带宽 40MHz ,对该信号进行匹配滤波后,即脉压处理,脉压后 的脉冲宽度为多少?用图说明脉压后的脉冲宽度, 内差点看 4dB 带宽,以该带宽说明距离分辨 率与带宽的对应关系。 分析过程: 1、线性调频信号( LFM ) LFM 信号(也称 Chirp 对于一个理想的脉冲压缩系统, 要求发射信号具有非线性的相位谱, 并使其包络接近矩形; 其中 S(t) 就是信号 s(t) 的复包络。由傅立叶变换性质, S(t) 与 s(t) 具有相同的幅频特性,只 是中心频率不同而已。因此, Matlab 仿真时,只需考虑 S(t) 。以下 Matlab 程序产生 S(t) , 并作出其时域波形和幅频特性,程序如下: T=10e-6; % 脉冲时宽 10us B=40e6; % 带宽 40MHz K=B/T; Fs=2*B;Ts=1/Fs; N=T/Ts; t=linspace(-T/2,T/2,N); St=exp(j*pi*K*t.^2); subplot(211) plot(t*1e6,St); xlabel('t/s'); title(' 线性调频信号 '); grid on;axis tight; subplot(212) freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St)))); xlabel('f/ MHz'); 信号)的数学表达式为: 式中 f c 为载波频率, rect s(t) rect( t )e 为矩形信号 , j2 (f c t 2t ) rect(T t ) 0, t T el se 上式中的 up-chirp 信号可写为 : s(t) 当 TB>1时, LFM 信号特征表达式如下: S(t)e j2 fct S LFM ( f ) k 2rect ( f B f c ) LFM ( f ) (f f c ) 4 S(t) rect (T t )e j Kt

脉冲与数字电路课程教学大纲

《脉冲与数字电路》教学大纲 遵化职教中心刘秀敏一.课程性质和任务 本课程是通信工程、电子信息工程、测控技术与仪器、自动化、生物医学工程等专业的一门重要技术基础课。其作用与任务是:使学生熟悉基本脉冲与数字电路工作原理,掌握脉冲与数字电路的分析方法和设计方法,为以后深入学习和从事有关数字电路领域的工作打下基础。本课程在培养学生读图能力、根据需要选用基本单元电路和常用集成电路的能力、定量估算简单单元电路和电路参数能力等方面起重要作用。 二.课程教学目标: 通过课堂讲授、实验、习题等重要环节,要求学生在能力培养方面达到如下要求: 1、知识目标 要求能阅读常用的大、中、小规模集成块组成的数字电路逻辑图2、能力目标 有选用基本单元电路和常用集成电路的能力: 能根据需要从集成电路手册中选用合适的集成电路,有定量估算简单单元电路和电路参数(如工作状态、高低电平、负载能力等)的能力,能基本解决单元电路之间的相互连接问题。 三.教学内容和要求 脉冲电路部分 1.晶体二极管、三极管的开关特性: 2.二极管开关特性;开关时间;分区等效电路;三极管的开关特性;开关时间;分段线性模型及等效电路;三极管倒相器开关特性;正常工作条件;负载特性;开关时间。

3.脉冲波形变换电路: 二极管限幅器工作原理;三极管限幅器;二极管、三极管电平箝位器。 脉冲波形产生电路: 4.集基耦合双稳态触发电路;射集耦合双稳态触发电路;单稳态触发电路:工作原理;波形分析;参数估算;自激多谐振荡器:工作原理;波形分析;参数估算。 数字电路分析设计基础 基本概念:数字信号,数字电路,数字系统;数制:二、八、十、十六进制、任意进制;常用的几种代码:BCD码格雷码原、反、补码;逻辑代数的基本运算:与、或、非运算,逻辑代数中的基本公式,逻辑代数中的基本定理,逻辑函数及其表示方法 数制转换:二、八、十、十六进制间的转换 代码转换:十进制与BCD码之间的转换,原、反、补码间相互的转换 逻辑函数的化简:公式法化简卡诺图法化简单输出、多输出逻辑函数化简 第二部分组合逻辑电路 基本概念:正逻辑与负逻辑,线与、总线的概念 了解二极管、三极管的开关特性、MOS、TTL基本逻辑门的工作原理逻辑功能 了解门电路的主要外特性:传输特性输入特性输出特性开关时间特性等了解集电极开路门(OC门)和三态门(TS门)掌握组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的险象及其判断、消除方法 了解常用的组合逻辑电路:编码器与译码器数据选择器数据

雷达线性调频脉冲压缩的原理及其MATLAB仿真

线性调频(LFM )脉冲压缩雷达仿真 一. 雷达工作原理 雷达是Radar (RAdio Detection And Ranging )的音译词,意为“无线电检测和测距”,即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置,这也是雷达设备在最初阶段的功能。典型的雷达系统如图1.1,它主要由发射机,天线,接收机,数据处理,定时控制,显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无,目标斜距,目标角位置,目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念,使它具有对运动目标(飞机,导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。雷达的应用越来越广泛。 图1.1:简单脉冲雷达系统框图 雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形(Radar Waveform ),然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去,遇到目标后,电磁波一部分反射,经接收天线和收发开关由接收机接收,对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。 假设理想点目标与雷达的相对距离为R ,为了探测这个目标,雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播,经过时间R C 后电磁波到达目标,照射到目标上的电磁波可写成: ()R s t C - 。电磁波与目标相互作用,一部分电磁波被目标散射,被反射的电磁波为()R s t C σ?-,其中σ为目标的雷达散射截面(Radar Cross Section ,简称RCS ) ,反映目标对电磁波的散射能力。再经过时间R C 后,被雷达接收天线接收的信号为(2)R s t C σ?-。 如果将雷达天线和目标看作一个系统,便得到如图1.2的等效,而且这是一个LTI (线性时不变)系统。 图1.2:雷达等效于LTI 系统 等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1 ()()M i i i h t t σδτ== -∑ (1.1)

线性调频信号matlab仿真

实验一 雷达信号波形分析实验报告 一、 实验目的要求 1. 了解雷达常用信号的形式。 2. 学会用仿真软件分析信号的特性。 3了解雷达常用信号的频谱特点和模糊函数。 二、实验参数设置 信号参数范围如下: (1)简单脉冲调制信号: (2)载频:85MHz (3)脉冲重复周期:250us (4)脉冲宽度:8us (5)幅度:1V (2)线性调频信号 载频:85MHz 脉冲重复周期:250us 脉冲宽度:20us 信号带宽:15MHz 幅度:1V 三、 实验仿真波形 1.简单的脉冲调制信号 程序: Fs=10e6; t=0:1/Fs:300e-6; fr=4e3; f0=8.5e7; x1=square(2*pi*fr*t,3.2)./2+0.5; x2=exp(i*2*pi*f0*t); x3=x1.*x2; subplot(3,1,1);

plot(t,x1,'-'); axis([0,310e-6,-1.5,1.5]); xlabel('时间/s') ylabel('幅度/v') title('脉冲信号重复周期T=250US 脉冲宽度为8us') grid; subplot(3,1,2); plot(t,x2,'-'); axis([0,310e-6,-1.5,1.5]); xlabel('时间/s') ylabel('幅度/v') title('连续正弦波信号载波频率f0=85MHz') grid; subplot(3,1,3); plot(t,x3,'-'); axis([0,310e-6,-1.5,1.5]); xlabel('时间/s') ylabel('·幅度/v') title('脉冲调制信号') grid; 仿真波形: 0123x 10-4-101 时 间 /s 幅 度 / v 脉冲信号 重复周期T=250us 脉冲宽度为8us 1 2 3 x 10 -4 -1 1 时间/s幅度/v连续正弦波信号

雷达线性调频信号的脉冲压缩处理

题目:雷达线性调频信号的脉冲压缩处理 线性调频脉冲信号,时宽10us ,带宽40MHz ,对该信号进行匹配滤波后,即脉压处理,脉压后的脉冲宽度为多少?用图说明脉压后的脉冲宽度,内差点看4dB 带宽,以该带宽说明距离分辨率与带宽的对应关系。 分析过程: 1、线性调频信号(LFM ) LFM 信号(也称Chirp 信号)的数学表达式为: )2(22)()(t k t f j c e T t rect t s +=π 式中c f 为载波频率,()t rect T 为矩形信号, 11()0,t t rect T T elsewise ? , ≤?=?? ? 上式中的up-chirp 信号可写为: 2()()c j f t s t S t e π= 当TB>1时,LFM 信号特征表达式如下: )(2)(B f f rect k S c f LFM -= 4 )()(πμπφ+-=c f LFM f f 2 ()()j Kt t S t rect e T π= 对于一个理想的脉冲压缩系统,要求发射信号具有非线性的相位谱,并使其包络接近矩形; 其中)(t S 就是信号s(t)的复包络。由傅立叶变换性质,S(t)与s(t)具有相同的幅频特性,只是中心频率不同而已。因此,Matlab 仿真时,只需考虑S(t)。以下Matlab 程序产生S(t),并作出其时域波形和幅频特性,程序如下: T=10e-6; %脉冲时宽 10us B=40e6; %带宽 40MHz K=B/T; Fs=2*B;Ts=1/Fs; N=T/Ts; t=linspace(-T/2,T/2,N);

St=exp(j*pi*K*t.^2); subplot(211) plot(t*1e6,St); xlabel('t/s'); title('线性调频信号'); grid on;axis tight; subplot(212) freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St)))); xlabel('f/ MHz'); title('线性调频信号的幅频特性'); grid on;axis tight; 仿真波形如下: 图2:LFM信号的时域波形和幅频特性 2、匹配滤波器: 在输入为确知加白噪声的情况下,所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器,设一线性滤波器的输入信号为) x: (t t x+ = s n t )( )( )(t 其中:)(t s为确知信号,)(t No。 n为均值为零的平稳白噪声,其功率谱密度为2/

雷达线性调频脉冲压缩的原理及其MATLAB仿真汇总

线性调频(LFM )脉冲压缩雷达仿真 宋萌瑞 201421020302 一. 雷达工作原理 雷达是Radar (RAdio Detection And Ranging )的音译词,意为“无线电检测和测距”,即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置,这也是雷达设备在最初阶段的功能。典型的雷达系统如图1.1,它主要由发射机,天线,接收机,数据处理,定时控制,显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无,目标斜距,目标角位置,目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念,使它具有对运动目标(飞机,导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。雷达的应用越来越广泛。 图1.1:简单脉冲雷达系统框图 雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形(Radar Waveform ),然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去,遇到目标后,电磁波一部分反射,经接收天线和收发开关由接收机接收,对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。 假设理想点目标与雷达的相对距离为R ,为了探测这个目标,雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播,经过时间R C 后电磁波到达目标,照射到目标上的电磁波可写成: ()R s t C - 。电磁波与目标相互作用,一部分电磁波被目标散射,被反射的电磁波为()R s t C σ?-,其中σ为目标的雷达散射截面(Radar Cross Section ,简称RCS ) ,反映目标对电磁波的散射能力。再经过时间R C 后,被雷达接收天线接收的信号为(2)R s t C σ?-。 如果将雷达天线和目标看作一个系统,便得到如图1.2的等效,而且这是一个LTI (线性时不变)系统。 图1.2:雷达等效于LTI 系统 等效LTI 系统的冲击响应可写成:

第三章 脉冲压缩雷达简介

第三章 脉冲压缩雷达简介 3.1 脉冲压缩简介 雷达的分辨理论表明:要得到高的测距精度和好的距离分辨力,发射信号必须具有大的带宽;要得到高的测速精度和好的速度分辨力,信号必须具有大的时宽。因此,要使作用距离远,又具有高的测距、测速精度和好的距离、速度分辨力,首先发射信号必须是大带宽、长脉冲的形式。显然,单载频矩形脉冲雷达不能满足现代雷达提出的要求。而脉冲压缩技术可以获得大时宽带宽信号,使雷达同时具有作用距离远、高测距、测速精度和好的距离、速度分辨力。具有大时宽带宽的信号通常被称作脉冲压缩信号。 脉冲压缩技术包括两部分:脉冲压缩信号的产生、发射部分和为获得较窄的脉冲对接收回波的处理部分。在发射端,它通过对相对较宽的脉冲进行调制使其同时具有大的带宽,在接收端对接收的回波波形进行压缩处理得到较窄的脉冲。 3.2 脉冲压缩原理 3.2.1时宽-带宽积的概念 发射脉冲宽度τ和系统有效(经压缩的)脉冲宽度0τ的比值称为脉冲压缩 比 ,即 0D ττ= (3-1) 因为01B τ=,所 (3-1)可写成 D B τ= (3-2) 即压缩比等于信号的时宽-带宽积。在许多应用场合,脉冲压缩系统常用其时宽-带宽积表示。大时宽带宽矩形脉冲信号的复包络表达式可以写成: (),/2/2 ()0,j t Ae T t T u t θ?-<<=? ? 其他 (3-3) 匹配滤波器输出端的信噪比为:

()0 0S N E N = (3-4) 其中信号能量为[13] : 212 E A T = (3-5) 这种体制的信号具有以下几个显著的特点: (1)在峰值功率受限的条件下,提高了发射机的平均功率av P ,增强了发射信号的能量,因此扩大了探测距离。 (2)在接收机中设置一个与发射信号频谱相匹配的压缩网络,使宽脉冲的发射信号变成窄脉冲,因此保持了良好的距离分辨力。 (3)有利于提高系统的抗干扰能力。 当然,采用大时宽带宽信号也会带来一些缺点[14][15],这主要有: (1)最小作用距离受脉冲宽度 τ 的限制。 (2)收发系统比较复杂,在信号产生和处理过程中的任何失真,都将增大旁瓣高度。 (3)存在距离旁瓣。一般采用失配加权以抑制旁瓣,主旁瓣比可达30dB ~35dB 以上,但将有1 dB ~3 dB 的信噪比损失。 (4)存在一定的距离和速度测定模糊。适当选择信号参数和形式可以减小模糊。但脉冲压缩体制的优越性超过了它的缺点,已成为近代雷达广泛应用的一种体制。 3.2.2 线性调频脉冲信号 线性调频脉冲压缩体制的发射信号,其频谱在脉冲宽度内按线性规律变化,即用对载频进行调制的方法展宽发射信号的频谱,使其相位具有色散。同时,在 t P 受限情况下为了充分利用发射机的功率,往往采用矩形宽脉冲包络,线性调 频脉冲信号的复数表达式可写成[16][17]: 2 00() 2 ()()()t j t j t t s t u t e Arect e μωωτ + ==

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