LFM脉冲压缩雷达标准实验报告
雷达波形设计与LFM信号处理(雷达脉冲压缩)
雷达波形设计与LFM信号处理(雷达脉冲压缩)本文关键词：雷达脉冲压缩,波形设计,二相编码信号,旁瓣抑制,检测与参数估计,反辐射导弹,抑制滤波器,分数阶,线性调频,回波,变换,多普勒频移,脉压,信噪比损失,时域信号,匹配滤波,模糊函数,联合分辨,距离旁瓣,峰值旁瓣电平雷达波形设计与线性调频(LFM)信号的处理在雷达系统中占有重要的位置。
本文主要研究了雷达脉冲压缩波形的设计、脉压旁瓣抑制体制的性能分析与改进、旁瓣抑制滤波器的设计、LFM信号的分析与处理特别是反辐射导弹的检测与参数估计。
现代雷达技术中广泛使用LFM信号，对LFM信号的处理至关重要。
雷达信号中线性调频项的产生有两种原因，一是人为因素有意产生的，如脉冲压缩技术中使用的LFM信号；二是目标本身客观存在的，如导弹的主动飞行段、飞机的机动飞行等产生的加速度，以及目标与雷达平台相对运动所产生的雷达回波信号中的线性调频项，如合成孔径雷达(SAR)回波、反辐射导弹回波等。
常规的雷达脉冲压缩波形有LFM信号和相位编码信号。
LFM信号的模糊函数为斜刀刃形，优点是对多普勒频移不敏感，但时频联合分辨率差，脉压输出的峰值旁瓣电平高达-13.2dB；二相编码信号如13位Barkei。
码具有图钉状的模糊函数，因而时频联合分辨率好，且脉压输出的峰值旁瓣电平相对较低，为-22.2dB，但对多普勒频移敏感。
本文提出了一类新的脉压信号——二次伸缩二相编码信号，将具有特定Fourier级数展开系数的波形在时域进行二次伸缩，采样，并符号化为二值序列，即得到这类二次伸缩二相编码信号。
信号本身兼有线性调频和调相，因而其模糊函数为刀刃型和图钉型的复合形状，对多普勒频移不敏感及有较好的距离一速度联合分辨率，且其峰值旁瓣可低于-30dB。
脉压波形经匹配滤波后，除了主瓣，尚存在不希望的距离旁瓣，影响了雷达对多目标的探测。
对于LFM这类复信号，传统的旁瓣抑制方法是在匹配滤波后引入加权网络，在频域进行加权处理，使旁瓣降低。
LFM脉冲压缩雷达标准实验报告
电子科技大学电子工程学院标准实验报告（实验）课程名称LFM脉冲压缩雷达的设计与验证电子科技大学研究生院制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：科B516室实验时间：一、实验室名称：电子信息工程专业学位研究生实践基地二、实验项目名称：LFM脉冲压缩雷达的设计与验证三、实验学时：20四、实验原理：1、LFM脉冲信号和脉冲压缩处理脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉冲带宽确定。
窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率，在高频时，由于波导尺寸小，会对峰值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限的作用距离。
现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。
进行脉冲压缩时的LFM脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为2()exp 2i t t s t Arect j T μ⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ 其中的矩形包络为112102t T t rect T t T ⎧≤⎪⎪⎛⎫=⎨⎪⎝⎭⎪>⎪⎩式中的μ为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式2/B T μπ= 时带积1D BT =>>时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为22[2/]()4220i B B j f f S f ππμ⎧⎧⎫-+-≤≤⎪⎨⎬=⎩⎭⎨⎪⎩其他脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为准则设计出来的最佳线性滤波器。
假设系统输入为()()()i i x t s t n t =+，噪声()i n t 为均匀白噪声，功率谱密度为0()2n p N ω=，()i s t 是仅在[0,]T 区间取值的输入脉冲信号。
根据线性系统的特点，经过频率响应为()H ω匹配滤波器的输出信号为()()()o o y t s t n t =+，其中输入信号分量的输出为()()()exp()o i s t S H j t d ωωωω∞-∞=⎰与此同时，输出的噪声平均功率为2()2NN H d ωω∞-∞=⎰则0t时刻输出信号信噪比可以表示为22020()()e ()()2j ti o S H d s t N NH d ωωωωωω∞-∞∞-∞=⎰⎰要令上式取最大值，根据Schwarz 不等式，则需要匹配滤波器频响为0()()exp()i H KS j t ωωω*=-对应的时域冲激响应函数形式为*0()()i h t Ks t t =-要使该匹配滤波器为因果系统，必须满足0t T≥，信噪比最大时刻的输出信噪比取值是02o S E N N ⎛⎫= ⎪⎝⎭当匹配滤波器冲激响应函数满足(5-5)式时，通过匹配滤波器的输出信号分量可以表示为下式：*0()()()()()o i i i s t s h t d K s s t t d ττττττ∞∞-∞-∞=-=-+⎰⎰由上式可知，此时的输出信号分量实际上是输入信号的自相关函数，在0t 时刻输出的最大值就是自相关函数的最大值。
LFM脉冲压缩雷达标准实验报告
一、实验室名称： 电子信息工程专业学位研究生实践基地二、实验项目名称： LFM 脉冲压缩雷达的设计与验证三、实验学时：20四、实验原理：1、LFM 脉冲信号和脉冲压缩处理脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉冲带宽确定。
窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率，在高频时，由于波导尺寸小，会对峰值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限的作用距离。
现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。
进行脉冲压缩时的LFM 脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为其中的矩形包络为式中的μ为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式时带积1D BT =>>时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为准则设计出来的最佳线性滤波器。
假设系统输入为()()()i i x t s t n t =+，噪声()i n t 为均匀白噪声，功率谱密度为0()2n p N ω=，()i s t 是仅在[0,]T 区间取值的输入脉冲信号。
根据线性系统的特点，经过频率响应为()H ω匹配滤波器的输出信号为()()()o o y t s t n t =+，其中输入信号分量的输出为与此同时，输出的噪声平均功率为则0t 时刻输出信号信噪比可以表示为要令上式取最大值，根据Schwarz不等式，则需要匹配滤波器频响为对应的时域冲激响应函数形式为要使该匹配滤波器为因果系统，必须满足0t T≥，信噪比最大时刻的输出信噪比取值是当匹配滤波器冲激响应函数满足(5-5)式时，通过匹配滤波器的输出信号分量可以表示为下式：由上式可知，此时的输出信号分量实际上是输入信号的自相关函数，在0t时刻输出的最大值就是自相关函数的最大值。
脉冲压缩技术研究
脉冲压缩技术在雷达信号处理中的应用姓名郭帅王继鹏学号 02103032 02103031脉冲压缩技术研究一、引言脉冲压缩技术是雷达信号处理的关键技术之一。
主要是通过发射许多具有脉内调制的足够宽的脉冲，从而在峰值功率不太高的情况下也能给出所需的平均功率，然后，在接收时用解调办法将收到的回波“压缩”起来，解决了距离分辨率与作用距离之间的矛盾。
现代雷达信号处理中常用的脉冲压缩主要有应用最广的线性调频信号脉压、巴克码信号脉压、多相码信号脉压、非线性调频信号脉压等几类。
本文在首先总结了脉冲压缩的基本原理的基础上从信号形式、优势和不足、应用场合等方面介绍这几类常用脉冲压缩信号。
最后就最为普遍的线性调频信号经行了进一步分析，利用Matlab对某个雷达的回波经行了仿真，对比脉冲压缩前后的回波信号，加深了对脉冲压缩的认识。
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。
二、脉冲压缩的基本原理随着雷达技术的发展和雷达应用领域的不断扩大，雷达的作用距离、分辨能力和测量精度等性能指标必须得到相应的提高。
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：***学号： **********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 lfmt t u t Arect S e e ππτ⎛⎫+ ⎪⎝⎭⎛⎫== ⎪⎝⎭ ()211,210,2j 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()LFM f f f B S -⎛⎫=⎪⎝⎭幅频特性： 20()()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=8000t=linspace(-T/2,T/2,N); %对时间进行设定St=exp(j*pi*K*t.^2) %产生chirp signalfigure;subplot(2,1,1);plot(t*1e6,real(St));xlabel('Time in u sec');title('线性调频信号');grid on;axis tight;subplot(2,1,2)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); %对采样频率进行设定plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('线性调频信号的幅频特性');grid on;axis tight;Matlab 程序产生chirp 信号，并作出其时域波形和幅频特性，如图：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)(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 。
标准实验报告（5）
标准实验报告（5）实验报告（五）⼀、实验室名称：信息对抗系统专业实验室⼆、实验项⽬名称：雷达信号产⽣与检测器设计实验三、实验学时：4学时四、实验原理：LFM、相位编码脉冲压缩原理；能量检测器原理。
五、实验⽬的：针对LFM、相位编码脉冲压缩雷达对抗⽬标，掌握侦察接收机截获信号样本的模拟产⽣⽅法；掌握⾮合作⽅对截获雷达信号的检测原理，并对检测性能进⾏性能仿真。
六、实验内容：侦察接收机截获的LFM雷达信号的模拟仿真；侦察接收机截获的相位编码雷达信号的模拟仿真；对截获雷达信号能量检测器的仿真；仿真不同信噪⽐情况下的能量检测器的ROC曲线。
七、实验器材（设备、元器件）：计算机、Matlab计算机仿真软件⼋、实验步骤：1.产⽣特定参数(脉宽、带宽、起始频率、TOA)的LFM、BPSK脉冲雷达信号；2.按照SNR产⽣特定⽅差的AWGN；3.进⾏多次蒙特卡罗仿真（每次仿真中独⽴产⽣噪声）4.每次仿真中噪声、噪声+信号分别做能量计算处理5.设定虚警概率（门限），计算检测概率，画出ROC曲线6.改变SNR，画出ROC并在不同SNR情况下⽐较实验程序如下：clear all;clc;close all;fc=0.1;B=0.3;tau=1000;%产⽣LFM信号signal_LFM=exp(j*(2*pi*(fc*[1:tau]+0.5*B/tau*[1:tau].^2)*randn));% figure,plot(real(signal_LFM));% figure,plot(linspace(0,1,length(signal_LFM)),abs(fft(signal_LFM)));s_L=[zeros(1,500),ones(1,tau).*signal_LFM,zeros(1,500)];%figure,plot(real(s_L));%figure,plot(linspace(0,1,length(s_L)),abs(fft(s_L)));%产⽣BPSK信号code_width=5;code_length=tau/code_width;code=randsrc(1,code_length);signal_BPSK=rectpulse(code,code_width);%figure,plot(signal_BPSK);signal_BPSK=signal_BPSK.*exp(j*(2*pi*fc*[1:length(signal_BPSK)]+randn)); s_B= [zeros(1,500),ones(1,tau).*signal_BPSK,zeros(1,500)];%figure,plot(real(s_B));%figure,plot(linspace(0,1,length(s_B)),abs(fft(s_B)));SNR=0.5;M=10000;n_max=zeros(1,M);s_max=zeros(1,M);for m=1:Mnoise=sqrt(1/10^(SNR/10)/2)*(randn(size(s_L))+j*randn(size(s_L)));s=s_L+noise;N=(real(noise)).^2+(imag(noise)).^2;S=(real(s)).^2+(imag(s)).^2;n_max(m)=max(abs(N));s_max(m)=max(abs(S));if mod(m,M/10)==0,disp(m),endendn_max=sort(n_max,'descend');Pd=zeros(1,M);for t=1:MPd(t)=length(find(s_max>=n_max(t)))/M;endPfa=linspace(0,1,M);figure,plot(Pfa,Pd);title('ROC曲线');xlabel('虚警概率');ylabel('检测概率');（注：对BPSK信号检测只需把检测程序部分的s_L换成s_B即可）九、实验数据及结果分析根据上述实验程序得到的实验数据及结果如下：LFMBPSK⼗、实验结论通过改变信噪⽐可以明显看出随着信噪⽐的增⼤，在虚警概率较⼩时，检测概率也能达到很⾼的数值。
全固态多普勒天气雷达脉冲压缩技术研究
X波段全固态多普勒天气雷达研究摘要：全固态多普勒天气雷达作为一种新型的雷达探测系统，它具有结构简单、可靠性高、使用维护方便等特点，但是输出峰值功率有限，所以需要采用脉冲压缩技术，但是增大时宽会增加雷达近距离盲区；脉冲压缩后的距离副瓣会影响弱信号的检测与定量精度；脉压加权处理后的主瓣展宽会降低雷达距离分辨力。
本文介绍了一种自研的X波段全固态双线偏振多普勒天气雷达，并对其中的系统设计、脉冲压缩、补盲等关键技术进行了详细的论述。
最后与其他类型雷达进行了对比观测和分析，结果表明该固态雷达能够探测150 km 范围内强于5dBz 的降水回波。
关键词：全固态雷达、天气雷达、线性调频脉冲压缩、补盲Research of X-band solid-state Doppler weather radar(Nanjing Reasearch Institute of Electronics Technology , Nanjing 210013, China) Abstract：Solid-state Doppler weather radar is a new kind of weather detection radar system，the system has some characteristics such as simple structure, reliability，conveniently maintenance and so on. Because of peak power, pulse compression is used in the system. The blind spot of radar near-field will be caused by wide pulse; the range sidelobe leaked by pulse compression will impact the detection of weak point. The range resolution will be reduced by main-lobe broadening In this paper, the design of X-band solid-state Doppler weather radar of dual-linear polarization is described and the primary technology is discussed, for example, dual-linear system design; pulse compression; blind zone compensation. the precipitation detection capability of the X-band radar is compared with the Magnetron radar in a field observation case．It shows that the X-bandsolid-state radar can detect precipitation echoes stronger than 5 dBz within 150km.Keywords：solid-state radar；weather radar；Linear FM pulse compression；Blind zone compensation0 引言多普勒天气雷达是现代气象综合观测系统中的一个重要工具，能够提供雷达反射率、径向风速和速度谱等雷达基本数据，可以观测降水区中水平风场的结构，垂直气流的场结构等，测定降水位置和强度，降水内部气流的速度和流向。
线性调频脉冲压缩仿真报告
线性调频脉冲（LFM ）压缩仿真报告学号：113104000564 姓名：张茗一、线性调频脉冲信号（LFM ）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Pt 受限的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，故线性调频脉冲信号的复数表达式可写成：22()2()()c K j f t t t s t rect Te π+= 式中cf 为载波频率，()trect T为矩形信号， 11()0,t t rect T T elsewise ⎧ , ≤⎪=⎨⎪ ⎩本次仿真线性调频脉冲信号时宽T=10us ，带宽B=564MHz 。
采用Fs=2B 。
>> %产生线性调频信号T=10e-6; %pulse duration 10 usB=564e6; %bandwidth 564MHzK=B/T; %chirp slopeFs=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,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仿真结果如下：第一个图是线性调频信号的实部图，第二个图是其幅频特性图。
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、实验室名称： 电子信息工程专业学位研究生实践基地二、实验项目名称：LFM 脉冲压缩雷达的设计与验证三、实验学时：20四、实验原理:1、LFM 脉冲信号和脉冲压缩处理脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉 冲带宽确定。
窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用 窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率， 在高频时，由于波导尺寸小，会对峰 值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限 的作用距离。
现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分 辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。
t tS （t ） Arect — exp j —T其中的矩形包络为1 2 1 22 B/TD BT 1时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为进行脉冲压缩时的 LFM 脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为式中的为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式时带积2/ ] 巴f 电 2 2其他脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为 准则设计出来的最佳线性滤波器。
假设系统输入为x (t )Si (t) 口⑴，噪声n (t)为 均匀白噪声，功率谱密度为P n ()N 。
，2 , s (t)是仅在［0,T ］区间取值的输入脉冲信号。
根据线性系统的特点，经过频率响应为 H()匹配滤波器的输出信号为 y(t)s o(t)n o (t)，其中输入信号分量的输出为s,(t)S( )H( )exp(j t)d与此同时，输出的噪声平均功率为 N 叫 |H( )2d2则to 时刻输出信号信噪比可以表示为,2S o (t0)|N2S i ( )H( )e jt d N 0H( )2d要令上式取最大值，根据 Schwarz 不等式，则需要匹配滤波器频响为H( ) KS i ( )exp( j t °)对应的时域冲激响应函数形式为h(t) Ks *(t 。
t)要使该匹配滤波器为因果系统，必须满足t0 T ，信噪比最大时刻的输出信噪比取值是S 2EN 0兀量可以表示为下式:s o (t) s( )h(t )d K S i ( )s (t t 0 )d当匹配滤波器冲激响应函数满足 (5-5)式时，通过匹配滤波器的输出信号分exp j[ 2由上式可知，此时的输出信号分量实际上是输入信号的自相关函数， 在to 时 刻输出的最大值就是自相关函数的最大值。
如上所述，匹配滤波器输出信号是信号波形的自相关函数， 其傅立叶变换结 果就是信号功率谱，则信号带宽越大，输出信号越窄，距离分辨力越好。
所以， 当宽脉冲的脉内频率或相位经过调制后， 信号带宽增大，经过匹配滤波器后就会 被压缩为窄脉冲，从而保证了雷达的作用距离和高距离分辨力。
这样的调制信号 被称为脉冲压缩信号，常用的脉冲压缩信号包括 LFM 脉冲、非线性调频(NLFM脉冲和相位编码脉冲。
匹配滤波器对调制后脉冲的压缩作用，也可以从滤波器的群延时特性来理 解。
从上面表达式可知，除了时延t o 引入的相位因子以外，滤波器频响的相位函 数与输入信号是共轭关系，这也就是说，滤波器的群时延特性正好与输入信号的 频率-时间变化规律相反。
以LFM 脉冲信号为例，雷达发射信号频率随时间增加， 而匹配滤波器对信号起始的低频分量延时大，对后面的高频分量延时小，中间频率则按相应比例延迟，这样，线性调频脉冲的不同分量，几乎同相地从匹配滤波 器输出，在某个时刻输出压缩成单一载频的窄脉冲。
要对基带LFM 脉冲信号进行压缩处理，对应的匹配滤波器应具有以下特性H( ) K S( )exp[ j / )]exp( j t °)式中的S()和i()分别是LFM 脉冲的幅频特性和相频特性。
为方便推导， 进行变量代换时，取K2 A ，则得到LFM 脉冲经过匹配滤波器后输出的 信号频谱为S o ( ) S( )H( ) A 2 exp( j t o )经过傅立叶反变换后，则得到脉冲压缩输出信号So(t)为由上式可知，LFM 脉冲经过脉冲压缩以后输出的信号为si nxx 函数，与压缩前的脉宽T 相比，脉冲宽度压缩了 D 倍S o (t)sin A D—B t t oB(t t °)x( n2、DUC 和 DDC窄带信号的数学表达式常写为：(通信和雷达)x(t) a(t)cos[ o t (t)]正交分量为H[x(t)] a(t)sin[ °t(t)]两个相互正交的分量可表示为复解析式：z(t) a(t)e j[ ot (t)] a(t)e j (t) e j ot Z B (t) e j otZ B (t)为零载频信号，称之为基带信号(Baseband Signal )或零中频信号。
z B (t) z(t) e j 0t a(t) e j (t) e j 0t e j 0ta(t)cos[ (t)] ja(t)sin[ (t)] Z BI (t) jZ BQ (t)其中，Z BI (t)就是I 信号，Z BQ (t)就是Q 信号。
因此，由已调信号X(t)获得基带信号Z BI (t)、Z BQ (t)后，其幅度、相位或频 率的调制信息可通过运算获得：a(t) .. Re 2[z(t)] Im 2[z(t)] ,x 2(t) H 2[x(t)]H [x(t)]x(t) x(t)H[x(t)]x 2(t) H 2[x(t)]其中，式(1.22)中tan -1为四象限反正切通过信号的复解析，很容易获得信号的基带调制信息，因此这一过程也称为 正交解调或正交分解，其相反的过程称为正交调制。
在数字域中完成的正交解调 为DDC 反之为DUCDDC 勺典型结构如下图所示(t) tan1Im[z(t)]Re[z(t)]tanH[x(t)] x(t)图1 DDC 结构示意框图DUC 的典型结构如图3所示y(n■ BPFZ B Q n)-sin on图2 DUC 结构示意框图3、恒虚警处理（CFAR 基本方法雷达信号的检测问题，就是对某一坐标位置上目标信号“有”或“无”的判 断问题。
最初，这一任务由雷达操纵员根据雷达屏幕上的回波信号进行人工判断 来完成。
后来，出现了自动检测技术，并从一开始的固定、半固定门限检测发展 到自适应恒虚警检测（CFAR 。
CFAF 检测使得雷达在多变的背景信号中能够维持 虚警概率的相对稳定，这种虚警概率的稳定性对于大多数的雷达，如搜索警戒雷 达、跟踪雷达、火控雷达等都是至关重要的，因此，CFAR 检测已逐渐成为现代雷达的一项标准技术。
在进行恒虚警处理时，根据处理对象的不同分为慢门限恒虚警和快门限恒虚 警。
慢门限恒虚警主要针对接收机内部噪声， 快门限恒虚警则针对于杂波环境下 的雷达自动检测。
慢门限CFAR 对于高斯类杂波，较早的检测是噪声电平恒定电路，它适用 于接收机热噪声之类的平均功率变化缓慢的情况，称为慢门限检测。
接收机内部噪声由于温度、电源等因素而改变，它的变化是缓慢的，故适用于慢门限 CFAR下图为慢门限恒虚警噪声电平恒定电路模型。
五、实验目的：1. 掌握LFM 脉冲信号的产生；2. 掌握脉冲压缩模块的设计与FPGA 实现；3. 掌握MTI 模块的设计与FPGA 实现；Z Bi (n)4.掌握CFAR莫块的设计与FPGA实现；六、实验内容：根据给出的信号参数，产生基带LFM脉冲信号，并利用DUC各其变换到中频输出；然后根据带通采样定理，对中频信号进行采集后，再进行DDC得到LFM 脉冲的基带信号；采用时域脉冲压缩方法对基带LFM脉冲信号进行脉冲压缩处理；按照CA-CFAF步骤，求出平均噪声功率，然后进行归一化，按照门限进行判决七、实验器材(设备、元器件)：示波器，计算机，软件无线电实验平台八、实验步骤：1. 按照前面所述的原理，先完成LFM永冲基带信号的设计和MATLA B真，此次试验参数设计如下：脉冲宽度T=2.5 s；调频信号带宽B=10MHz; K=B/T;基带采样率Fs=12MHz;载频信号f0=30e6; 内插系数D=10;脉冲周期PRP=5.12e-5;(1) LFM脉冲基带信号波形如下：5 1D 15 35 25 30整ft城弭信号的幅锁特性& -4 G D图3 LFM脉冲基带信号波形(2)十倍内插后的波形:图4十倍内插后的I路信号波形(3)内插信号滤波后的波形图5内插信号滤波后的波形(4)加入载频后的中频信号波形频谱图图6. LFM脉冲中频信号频域波形（5）将信号进行解调、降采样后对其进行脉压和恒虚警处理，则可以检测出目 标所在位置。
1口倍岫宰后实誹10 如 汕 4C 衲 GQ 70图7脉冲压缩和恒虚警输出结果2.采用HDL 语言实现整个信号产生和处理检测过程，整个 FPGA g 序框架如下图所示。
在模块划分完成以后，需要对图10中给出的每个模块分别编写程序和软件 仿真，验证了模块和整个程序的时序正确性后， 将编译后结果下载到软件无线电 实验平台（具体连接和下载过程按照软件无线电实验平台使用手册进行） ，然后将重要模块的输出送到D/A 来观察系统工作是否正常。
（1）FPGA设计原理图015 10 15 20 25 00 36 4D詠压缩后也液世和恒虑嘗DJOGIIIIi4i图8 FPGA 模块组成结构框图图9系统程序仿真图DA^LATCHLATCH_CLKOR FLAG^DCOATAOLTIII. 01-—1ADCDATAIN|11 0|图12数据锁存器图13 FIR滤波器模块帕DRGtM—CLK ADDRESS'S. C|-inst8clockimrtV Itah l^p* A^TO 图10地址计数器模块图11波形存储模块:SQ^OM・dd忆B].0](2)时钟产生(3)数据产生与DA 输出通过matlab 产生LFM 波形数据，通过prf_pru 模块来控制雷达脉冲发生, 通过地址发生器addr_pru 读取rom 里存的波形。
通过控制DA 输出。
(4)AD 采样与锁存AD 采集进来，通过一个数据锁存器，让数据更加稳定图14顶层文件原理图:ckOJ[… ............................................... 1 . ： Ilfi!t2+图17数据锁存-Zb- ;r■■cC s-5C00:■: {].»lihi, elkIji hril图15时钟产生&trj-!re Ji ・・ iiindeZ K 003 UHi。
□巴小颐 L 七* NoimaJ图16数据产生与DA 输出(5) NCO 中频数字接收机:图20滤波器图18 NCO 模块:(6)数字下变频混频混频用两个乘法器，两个12bit 数相乘，输出取14bitneo mulctock p esult[!3..O] (7)数字下变频FIR 设计datasin .0]databI11..Q]'inst7;rico_multdockUdLHc[l I..町datat[11..O] :instd图19混频：-混频后，用FIR 滤波器滤波。