线性调频信号matlab仿真
Matlab模拟线性调制与解调
目录1前言 (1)2工程概况 (1)3正文 (1)3.1设计的目的和意义 (1)3.2 设计方法和内容 (2)3.2.1 幅度调制与解调原理 (2)3.2.2 AM信号仿真 (2)3.2.3 DSB信号仿真 (4)3.2.4 SSB信号仿真 (6)3.3 结论 (8)4致谢 (9)5参考文献 (9)前言在当今飞速发展的信息时代，随着数字通信技术计算机技术的发展以及通信网络与计算机网络的相互融合，信息科学技术已成为21世纪国际社会和世界经济发展飞新的强大动力。
信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能差生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造巨大的经济效益。
而信息的传播和交流，是依靠各种通信方式和技术来实现的。
学习和掌握现代通信理论和技术是信息社会每一位成员，尤其是未来通信工作着的迫切要求。
近两年来，伴随着美国MathWorks公司的MA TLAB6.0和MATLAB6.5的发布，MA TLAB由最初的“矩阵实验室”，已经发展成适合多科多工作平台的大型科技应用软件。
它包含众多的功能各异的工具箱，涉及领域包括：数字信号处理、通信技术、控制系统、神经网络、模糊逻辑、数值统计、系统仿真和虚拟现实技术等。
作为一个功能强大的数学工具软件，在很多领域中得到了广泛的应用。
近年来已逐渐列入许多大学理工科学生的教学内容，成为广大师生、研究人员的重要数学分析工具和有利助手；也为广大科研工作者进行系统仿真与分析提供了极大的方便。
在过去几年中，Simulink已经成为院校和工程领域中广大师生和研究人员用来建模和方针动态系统的软件包。
Simulink鼓励人们去尝试，可以用它轻松的搭建一个系统模型，并设置模型参数和方针参数，并且立即观察到改变后的方针结果。
通信仿真是衡量通信系统性能的工具。
通信仿真可以分成离散事件仿真和连续仿真。
在寓教事件仿真中，仿真系统只对离散事件做出响应，而在连续仿真中，仿真系统对输入信号“生连续的输出信号。
基于MATLAB的模拟线性调制
基于MATLAB 的模拟调制实验报告一、实验目的1.进一步学习调制的知识，掌握调频与调角两种模拟调制技术。
2.进一步学习MATLAB 的编程，熟练使用MATLAB 进行作图。
二、实验原理1.调制的概念调制（modulation ）就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适 合 于信道传输的形式的过程，是使载波随信号而改变的技术。
一般，用来传送消息的信号()t u c 叫作载波或受调信号，代表所欲传送消息的信号叫作调制信号，调制后的信号()t u 叫作已调信号。
用调制信号()t u Ω控制载波的某些参数，使之随()t u Ω而变化，就可实现调制。
2.调制的目的 频谱变换当所要传送的信号的频率或者太低，或者频带很宽，对直接采用电磁波的形 式进行发送很不利，需要的天线尺寸很大，而且发射和接受短的天线与谐振回路的参数变化范围很大。
为了信息有效与可靠传输，往往需要将低频信号的基带频谱搬移到适当的或指定的频段。
这样可以提高传输性能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。
实现信道复用为了使多个用户的信号共同利用同一个有较大带宽的信道，可以采用各种复用技术。
如模拟电话长途传输是通过利用不同频率的载波进行调制。
将各用户话音每隔4 kHz 搬移到高频段进行传输。
提高抗干扰能力不同的调制方式，在提高传输的有效性和可靠性方面各有优势。
如调频广播系统，它采用的频率调制技术，付出多倍带宽的代价，由于抗干扰性能强，其音质比只占10 kHz 带宽的调幅广播要好得多。
扩频通信就是以大大扩展信号传输带宽，以达到有效抗拒外部干扰和短波信道多径衰落的特殊调制方式。
3.调制的种类根据()t u Ω和()t u c 的不同类型和完成调制功能的调制器传递函数不同，调制分为以下多种方式： （1）．按调制信号()t u Ω的类型分为：● 模拟调制：调制信号()t u Ω是连续变化的模拟量，如话音与图像信号。
● 数字调制：调制信号是数字化编码符号或脉冲编码波形。
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 。
基于MATLAB的常用信号调制仿真
1 前言1.1 信号调制仿真的概念仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来判断原系统的性能从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。
通过仿真，可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的瓶颈，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能，因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法[1-2]。
实际的信号调制是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统做出的任何改变(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。
因此，在对原有的系统作出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真。
通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中，这个过程就是信号调制仿真[3]。
与一般的仿真过程类似，在对信号调制实施仿真之前，首先需要研究信号调制的特性，通过归纳和抽象建立信号调制的仿真模型。
图1-1是关于信号调制仿图1-1 仿真流程示意图从图中可以看到，信号调制仿真是一个循环往复的过程，它从当前系统出发，通过分析建立起一个能够在一定程度上描述原信号调制的仿真模型，然后通过仿真实验得到相关的数据。
通过对仿真数据的分析可以得到相应的结论，然后把这个结论应用到对当前信号调制系统的改造中。
值得注意的是，信号调制仿真并不是一个机械的过程，它实际上是人的思维活动在计算机协助下的一种延伸。
1.2 信号调制仿真问题的提出、研究价值及研究现状1.2.1 信号调制仿真问题的提出信号调制的性能可以用基于公式的计算方法、波形级仿真或通过硬件样机研究和测量来估计得到。
以简化模型为基础的公式法只能应用于一些理想化和过于简单的例子，要想估计出复杂信号调制的性能是非常困难的。
基于测量的性能估计方法通常代价很高，并且很不灵活。
用基于仿真的方法来估计性能时，系统可以用任何所期待的细节(主观的，当然有一定局限)来模拟。
与公式法或测量法相比较。
线性调频信号在雷达中的应用及仿真实现
研究目标：
利用Matlab对线性调频信号进行时域、频域及脉冲压缩仿真，并分析调频率，带宽及幅度谱之间的关系，对线性调频信号进行脉冲压缩雷达的测距测速仿真。
研究内容：
1、线性调频信号在雷达应用中的发展背景以及国内外研究现状。
2、线性调频信号相关理论和技术基础。
研究线性调频信号的数学表达式和公式推导，学习线性调频信号时域、频域波形的特性。
4、匹配滤波器的实现方法和加窗处理。
在线性调频信号中，匹配滤波器的设计用于在频域上与信号频谱进行匹配，提高相关性，以此来提升距离分辨率，抑制旁瓣干扰、提高信噪比等。加窗处理可以改善匹配滤波器的性能，其用于减小信号在频谱中的泄露，防止影响距离分辨率。另一方面窗函数还可以用于减小旁瓣幅度、减小主瓣宽度、以此改善匹配滤波器波形。
由于常规雷达采用单一载频的脉冲调制信号，信号时宽和带宽的乘积近似为1，因此用这种信号不能同时得到大的时宽和带宽，雷达距离分辨率、速度分辨率以及作用范围之间存在着不可调和的矛盾，脉冲压缩技术的提出巧妙地解决了这一矛盾问题，发射长脉冲，对回波信号进行脉冲压缩将长脉冲变换为窄脉冲，从而在保证发射功率的情况下提升距离分辨率，采用大时宽带宽积信号，其决定检测能力、距离分辨能力、测距精度的参量可独立选取，且增强了系统抗干扰的能力。
5、脉冲相参积累法同时测距测速的原理。
雷达在进行远距离目标探测工作的时候，通常会遇到目标回波信号较弱被噪声掩盖的问题，可能会导致漏检。因此，采用脉冲相参积累法增强信噪比，提升雷达性能。
6、利用Matlab对线性调频信号脉冲压缩雷达测距测速，并分析误差产生的原因及解决的办法。
3．本课题拟采用的研究方法、步骤
[2]周万幸，胡明春，孙俊等译.雷达系统分析与设计（MATLAB版）（第三版）[M].北京：电子工业出版社，2016年
学习使用MATLAB进行信号处理和仿真
学习使用MATLAB进行信号处理和仿真信号处理是一门重要的学科，它在许多领域中发挥关键作用，包括通信、图像处理、生物医学工程等。
而MATLAB作为一个功能强大的编程软件，具备丰富的信号处理和仿真工具，因此被广泛应用于信号处理领域。
本文将重点介绍如何学习使用MATLAB进行信号处理和仿真。
一、MATLAB入门要使用MATLAB进行信号处理和仿真，首先需要对MATLAB有一定的了解。
MATLAB是一种高级计算机语言，可用于数值计算、可视化和编程。
首先，我们需要学习MATLAB的基本语法和特点，包括变量的定义和操作、矩阵运算、函数的定义和调用等。
其次，熟悉MATLAB的常用工具箱，如信号处理工具箱和控制系统工具箱，它们提供了丰富的函数和算法，方便进行信号处理和仿真。
二、信号的表示与分析在信号处理中，首先需要了解信号的表示与分析方法。
MATLAB提供了多种表示信号的方法，包括时域分析和频域分析。
时域分析是通过观察信号在时间上的变化来研究信号的性质，常用的时域分析方法有时域图形显示、自相关函数和互相关函数等。
频域分析则是将信号转换到频域进行分析，常用的频域分析方法有傅里叶变换和功率谱密度估计等。
学习使用MATLAB进行信号的时域和频域分析，可以更好地理解和处理信号。
三、滤波器设计与应用滤波器是信号处理中非常常见和重要的工具。
它可以通过选择性地通过或抑制特定频率的信号，对信号进行处理。
MATLAB提供了丰富的滤波器设计和应用函数，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
我们可以利用MATLAB进行滤波器的设计、参数的调整和滤波器效果的评估等工作。
熟练掌握MATLAB中滤波器设计与应用的方法，对信号处理和仿真工作具有重要意义。
四、信号处理应用实例学习信号处理和仿真离不开实际应用实例的学习。
在这一章节中，将以几个具体的信号处理应用实例来展示MATLAB的具体使用。
比如，在通信领域中，我们可以利用MATLAB进行信号调制、解调和信道编码等工作。
通过Matlab软件实现对DSP-FPGA线性调频信号仿真
通过Matlab软件实现对DSP/FPGA线性调频信号仿真直接数字频率合成（DDS）是近年来得到迅速发展的一种新的频率合成方法，具有频率切换速度快，很容易提高频率分辨率、对硬件要求低等优点。
可编程全数字化便于单片集成、有利于降低成本。
提高可靠性并便于生产等有点。
DDS技术从相位的概念出发进行频率合成，存储了数字采样波形表，可以产生点频、线性调频、ASK、FSK等各种形式的信号。
线性调频信号可以获得较大的压缩比，有着良好的距离分辨率和径向速度分辨率，作为一种常用的脉冲压缩信号，已经广泛应用于高分辨率雷达领域。
Matlab是美国MathWorks公司自20世纪80年代中期推出的数学软件，优秀的数值计算与卓越的数据可视化能力使其很快在同类软件中脱颖而出。
Matlab已经发展成为多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。
本文用Matlab软件建立DDS系统中线性调频信号的仿真模型，对于理解线性调频信号和在FPGA中来实现线性调频信号有借鉴意义。
DDS线性调频信号发生器框图设计图1 DDS技术的基本原理1 DDS技术的基本原理基本模型如图1所示，主要由时钟频率源fclk、相位累加器、波形存储器(ROM)、数/模转换器(D/A)、以及低通滤波器(LPF)组成。
输出信号波形的频率表达式为：(1)式中，fclk为参考时钟频率，ΔΦ为相位增量，N为相位累加器的位数。
只要N足够大，DDS可以得到很小的频率间隔。
要改变DDS的输出信号的频率，只要改变ΔΦ即可。
当参考时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率的控制字，频率分辨率取决于累加器的位数，相位分辨率取决于ROM的地址位数，幅度量化取决于ROM的数据字长和D/A转换器的位数。
2 线性调频信号的实现框图图2 软件编程实现线性调频信号的原理图脉冲压缩雷达最常见的调制信号是线性调频信号，接收时采用匹配滤波器（Matched Filter）压缩脉冲。
它的数学表达式如下：式中fe为载波频率，K=B/T是调频斜率，于是，信号的瞬时频率为。
模拟线性调制系统的matlab实现
模拟线性调制系统的Matlab实现1、实验目的通过对AM、DSB、SSB、VSB几种模拟线性调制系统的Matlab 实现，学习如何使用Matlab描述一个模拟通信系统。
2、实验内容选取VSB方法，给出模拟调制的波形及解调方法，其中输入信号频率、载波频率以及信号时长自定义。
输出结果包括：1）输入信号波形；2）载波波形；3）VSB信号波形；4）相干解调后的信号波形；5）VSB信号功率谱。
3、ＶＳＢ原理描述残留边带是介于双边带和单边带之间的一种调制方式，它保留了一个边带和另一边带的一部分。
用滤波法调制的原理如图所示。
m(t)H VSB(w)c(t) = cos(w c t)图中H VSB(w)为残留边带滤波器。
为了相干解调时无失真得到调制信号，残留边带滤波器的传递函数在载频附近必须具有互补对称特性。
相干解调的原理如图所示。
S VSB(t)S p(t)S d(t)LPFcos(w c t)4、matlab程序及注释%自己写的残留边带调制与解调function [] = VSB()f0 = 1; %调制信号频率Ts = 0.02;fs = 1/Ts; %50Hz采样率符合采样定理t = 0:Ts:4;N = length(t);y = cos(2*pi*f0*t);figure;plot(t,y); %调制信号波形fc = 8.5; %载波频率y = cos(2*pi*fc*t);figure;plot(t,y); %载波波形%滤波法实现VSBvsb = cos(2*pi*fc*t).*cos(2*pi*f0*t); fre = fft(vsb);n = [1:N];f = -25+fs*n/N; %修改坐标使符合习惯%自己写的互补对称残带滤波器fre_candai = zeros(size(fre));for i=1:Nif(i>=35 && i<=51)fre_candai(i) = (-i/16+3.1875)*fre(i); %这个地方有修正使更加对称互补else if(i>=152 && i<=168)fre_candai(i) = (i/16-9.5)*fre(i);else if(i>51 && i<152)fre_candai(i) = 0;elsefre_candai(i) = fre(i);endendendendvsb = real(ifft(fre_candai)); %计算误差会带来虚部弹出警告figure;plot(t,vsb);fre = fft(vsb); %看不见负频率fre = fftshift(fre); %看得见负频率gonglv = abs(fre).^2/4; %计算平均功率figure;plot(f,gonglv); %绘制功率谱%相干解调vsb_jietiao = vsb.*cos(2*pi*fc*t);fre = fft(vsb_jietiao);%自己写的低通滤波器，注意这里没有负频率部分fre_lowpass = zeros(size(f));for i = 1:Nif(i<=8)fre_lowpass(i) = fre(i);else if(i>=192 && i<=200)fre_lowpass(i) = fre(i);elsefre_lowpass(i) = 0;endendendvsb_jietiao = real(ifft(fre_lowpass)); figure;plot(t,vsb_jietiao); %解调波形5、实验结果调制波形：y = cos(2*pi*1*t)载波波形：y = cos(2*pi*8.5*t)VSB波形：VSB功率谱：通过残带滤波器后，在频率8.5+1=9.5Hz处的功率谱是在频率8.5-1=7.5Hz出功率谱的两倍。
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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,'-');
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
xlabel('时间/us')
ylabel('幅度/v')
title('线性调频信号T = 10 mS, B = 15 MHz')
subplot(2,2,4)
y=20*log10(abs(LFMFFT));
y=y-max(y);
plot(freq, y,'k');
axis([-500 500 -80 10]);
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')
2.线性调频信号
程序：
Fs=10e6;
t=0:1/Fs:300e-6;
fr=4e3;
f0=8.5e7;
x1=square(2*pi*fr*t,8)./2+0.5;
x2=exp(i*2*pi*f0*t); x3=x1.*x2;
subplot(2,2,1);
plot(t,x1,'-');
axis([0,310e-6,-1.5,1.5]);
freqlimit = 0.5 / 1.e-9;
freq = linspace(-freqlimit/1.e6,freqlimit/1.e6,10001);
figure(1)
subplot(2,2,2)
plot(delt*1e6,LFM,'k');
axis([-1 1 -1.5 1.5])
grid;
grid;
%axis tight
xlabel('频率/ MHz')
ylabel('频谱/dB')
title('线性调频信号T = 10 mS, B = 15 MHz')仿真波形：
四、
实验成果分析
本实验首先利用
MTALAB
软件得到一个脉冲调制信号，然后再对其线性调频分析，得
到上面的波形图。改变载频、信号带宽，线性高频结果会有很大变化。
五、教师评语
教师签字
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);
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(223);
plot(t,x2,'-');
axis([0,310e-6,-1.5,1.5]);
xlabel('时间/s')
ylabel('幅度/v')
e('连续正弦波信号载波频率f0=85MHz ')
grid;
eps = 0.000001;
B = 15.0e6;
T = 10.e-6; f0=8.5e7;
mu = B / T;
delt = linspace(-T/2., T/2., 10001);
LFM=exp(i*2*pi*(f0*delt+mu .* delt.^2 / 2.));
LFMFFT = fftshift(fft(LFM));
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
0
1
2
3
x 10
-4
-1
0
1
时间/s幅度/v连续正弦波信号
载波频率f0=85MHz
0
1
2
3
x 10
-4-101时间/s幅度/v脉冲调制信号