线性调频信号的相关检测性能分析

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线性调频信号的时频分析研究

线性调频信号的时频分析研究随着通信技术的发展，线性调频信号（Linear Frequency Modulation，LFM）在通信系统中得到了广泛的应用。

线性调频信号是一种在一段时间内频率线性变化的信号，其具有宽带、抗多径衰落、抗高噪声等特点，因此适用于高分辨率雷达、超声定位、地震勘探等领域。

为了更好地理解和设计线性调频信号的应用系统，对其进行时频分析研究是非常重要的。

时频分析是一种将信号在时间和频率域上进行联合分析的方法，可以提供关于信号特性的更详细的信息。

对于线性调频信号而言，时频分析可以帮助我们获得信号的调频特性和调制参数。

下面将介绍几种常见的时频分析方法，以及它们在线性调频信号研究中的应用。

STFT是一种将信号在时间和频率上进行分析的方法，它通过将信号分成多个小时间窗口，并对每个窗口进行傅里叶变换，得到该窗口内信号的频谱信息。

STFT可以提供线性调频信号的瞬时频率信息，帮助我们理解信号的调频特性。

2. Wigner-Ville分布（Wigner-Ville Distribution，WVD）WVD是一种采用时频联合分析的方法，它通过计算信号的瞬时相位和瞬时幅度，得到信号在时频上的分布。

WVD可以提供线性调频信号的瞬时频率和瞬时频谱信息，有助于我们研究信号的调频参数和调频性质。

3. 希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform，HHT）此外，还有一些其他的时频分析方法，如连续小波变换（Continuous Wavelet Transform，CWT）、自适应滤波器（Adaptive Filter），它们在线性调频信号研究中也有一定的应用。

通过将这些方法相互结合，可以更好地理解线性调频信号的时频特性和调制参数。

在线性调频信号的时频分析研究中，我们可以分析信号的频谱特性、瞬时频率变化、调制参数等。

通过这些分析，我们可以了解信号是否具有带宽限制特性、频率变化规律，以及在特定调制参数下，信号的传输性能如何。

多径线性调频信号的循环相关检测及性能分析

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｒｂｅｏｅｅｔｇｔｅｃｍｐｅｉｅｒｆｅｕｎｙｍｏｕａｉｎ（Ｍ）ｉｌｉｅｐｏｌｍｆｄｔｃｉｈｏｌｘｌａｒｑｅｃｄｌｔｎｎｏＬＦｎｍｕｔ—
ｌｚｄ，ａｄｔｅｄｔｃｏａｅｎｔｅｃｃｉｃｒｅａｉｎａｌｕｅｉｏｓｒｃｅｓｎｈｏ — ｙｅｎｈｅｅｔｒｂｓｄｏｈｙｌｏｒｌｔｍｐｉｄｓｃｎｔｕｔｄｕｉｇｔｅｃｎｃｏｔｔｎｏｓａｄｄｓｒｔｉｎｌ．Ｔｈｅｅｔｒｐｏｅｔｓａｅｔｅｎｌｚｄａｄｔｅｏｔｕｉｎｌｉｕｕｎｉｃｅｅｓｇａｓｅｄｔｃｏｒｐｒｉｒｈｎａａｙｅｎｈｕｐｔｓｇａ — ｅｎｉｅｒｔｏ（ＮＲ）ｏｈｅｅｔｒｉｄｄｃｄｏｓａｉＳｆｔｅｄｔｃｏＳｅｕｅ．ＴｈｅｕｔｓｏｈｔｔｅｏｔｕＮＲｉｈｇｅｅｒｓｌｈｗｓｔａｈｕｐｔＳＳｉｈｒ
文章编号：０４９３（０６０ — ｉ３０１０～０７２０）２０９— ５
言口
多径线性调频信号的循环相关检测及性能分析
史建锋王可人
（子工程学院信息系，肥，３０７电合２０３）摘要：对复线性调频信号在多径条件下的循环相关检测问题进行研究。用循环平稳信号的循环相关特性，针利分析了多径条件下复线性调频信号的循环相关特性，此基础上从连续和离散两方面构造了基于循环自相关包络在

线性调频信号

线性调频信号线性调频信号是一种在通信与信号处理领域中常见的信号类型，具有许多独特的特性及应用。

本文将对线性调频信号的基本概念、特征以及在实际应用中的重要性进行探讨。

1. 线性调频信号的概念线性调频信号是一种随时间呈线性变化频率的信号。

在时域中，线性调频信号的频率随时间以线性方式变化，通常可以表示为f(t)=f0+kt，其中f(t)为时刻t 的频率，f0为初始频率，k称为调频斜率。

在频域中，线性调频信号的频谱呈线性带宽，通常是一个宽度随时间线性增加的带通信号。

2. 线性调频信号的特征线性调频信号具有以下几个重要特征：•带宽随时间线性增加：线性调频信号的频谱宽度随时间线性增加，频率成比例地变化，这使得线性调频信号在频谱上呈现出一定的特殊性。

•信号分辨率高：由于频率随时间线性变化，线性调频信号在时间与频率域中具有很高的分辨率，适用于高精度的信号处理应用。

•抗干扰能力强：线性调频信号在一定的信噪比条件下具有较强的抗干扰能力，适用于复杂信道环境中的通信系统。

3. 线性调频信号的应用线性调频信号在许多领域都有着广泛的应用，主要包括：•雷达与通信系统：线性调频信号在雷达系统中用于目标距离测量和速度测量，通过分析目标回波信号来实现目标定位。

在通信系统中，线性调频信号也常用于频率调制与解调以及通信信号处理。

•医学成像：在医学成像中，线性调频信号可用于超声成像、核磁共振成像等领域，通过信号处理技术实现对生物组织的成像和诊断。

•声呐与测距系统：线性调频信号在声呐系统和测距系统中也有重要应用，用于测量目标距离和速度，实现目标探测与跟踪。

综上所述，线性调频信号作为一种特殊的信号类型，在通信、雷达、医学成像等领域具有着广泛而重要的应用。

了解线性调频信号的基本概念和特征，有助于深入理解其在实际应用中的工作原理和优势，对于相关领域的研究和开发具有重要的意义。

宽带线性调频信号的性能检测方法

宽带线性调频信号的性能检测方法郭雪锋;方立军;马骏;张焱【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2012(10)5【摘要】The performance of a wideband LFM signal source should be tested after designing. For solving the problems in this process, a testing method of wideband LFM signals is given. At first, using phase error curve(phase error between testing signals and ideal signals) as an indicator, the parameters of the matching filterC mainly FM slope) are adjusted qualitatively. The best pulse compression results can be quickly got. Then the method's validity is proved in math. At last, the digital phase compensation method is used to improve the pulse compression results of wideband LFM signals. This experiment shows that the additional digital phase compensation method improves the compression results of non-ideal LFM signal greatly. A 1 GHz bandwidth LFM signal produced by our frequency source is used as an example to confirm the testing method.%宽带线性调频频率源设计完成后,需要检测频率源的性能,解决检测过程中遇到的问题,提出一套工程上适用的宽带线性调频信号的性能检测方法.首先,根据相位残差曲线(测试信号与理想信号的相位差)的形状对匹配滤波器参数(主要是调频斜率)定性调整,能够快速得到最佳的脉冲压缩结果.然后从数学上证明这种方法的正确性.最后应用数字相位补偿的方法进一步提升宽带调频信号的脉冲压缩性能.实验证明,后期的数字补偿方法对非理想线性调频信号的压缩结果有较大的改善作用.文中测试数据来源于自行研制的频率源产生的1GHz宽带线性调频信号.【总页数】4页(P505-508)【作者】郭雪锋;方立军;马骏;张焱【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088;中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088【正文语种】中文【中图分类】TN957【相关文献】1.基于频谱压缩接收的宽带/超宽带线性调频信号参数估计 [J], 沈显祥;叶瑞青;唐斌2.宽带线性调频信号的产生 [J], 任亚欣3.宽带线性调频信号的产生 [J], 任亚欣4.宽带信号检测方法与性能分析 [J], 祝欢;陈翼5.一种高性能超宽带线性调频信号源 [J], 祝明波;常文革因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

雷达信号分析(第5章)线性调频脉冲信号分析

1 d td = 2p df
æ p 2ö f ÷ ç f ÷ =ç ÷ ç ÷ K èK ø
线性调频脉冲信号的近似匹配滤波器特性
( f )
B / 2
B/ 2
td
f
T
B
f
H ( f )
td
f1
f2
f3
f4
f5
f6
0
f1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6
f
t
二、近似匹配滤波器的输出
输入信号的复包络为：近似匹配滤波器输出为：
t sin[pB t(1 - )] T pB t
10 8 6 4
BT 10
2 0
2
4
6
8 10
B归一化为1

压缩比：
D=
BT 50
2T T = = BT 1 1 2 B B
20 15 10 5
0
5
10
15
20
距离旁瓣：来因、影响

2、 t = 0
c(0, x ) = T sin(pxT ) pxT

B

A
C
Aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

C
T
B
T

VA
VB
VC VA VB
VC
3、存在距离旁瓣 MSR=-13.2dB 旁瓣的坏处：
0

C
A B

掩盖小目标（广义分辨）减小了系统动态范围
5.6 线性调频脉冲信号的处理
一、近似匹配滤波器的实现
BT > 30 时:
m (f ) = 1 æf ö ç ÷ ÷e rect ç ÷ ç èB ÷ ø K

线性调频信号的自相关检测技术研究_童军

Abstract: LF M signals is the application of a wide range of a sig nal system, and the signal characteristics is the largest radar at the same time can be long range and high rang e resolution. Typically , radar detection stag e in the search can be accumulated by the pulse of the radar antenna beam width and scanning speed restrictions. When the target is strong and background noise or the reflec tive pr operties of target itself is weak, in the limited number of pulse it usually can not achieve the demand ratio of successful detec ting SNR ( signal to noise ratio) . T his paper shows a method to meliorate the SNR which uses digital auto cor relation and auto cor relation technique, and gives the ex perimental r esult by testing linear FM sig nal. Keywords: L F M ; figures relevant; envelope; dig ital r eceiver

通信电子中的调频信号检测与识别

通信电子中的调频信号检测与识别调频信号是一种广泛用于通信、广播等领域的信号类型。

调频信号的特点是频率随着信息的改变而改变，因此可以携带较高的信息带宽和传输速率。

在通信电子中，调频信号的检测与识别是非常重要的技术，可以应用于信号监测、频段管理、通信安全等多个领域。

一、调频信号的特点调频信号的特点是频率随着信息的改变而改变。

这种改变可以是连续的，也可以是离散的。

调频信号可以分为线性调频信号和非线性调频信号两种。

线性调频信号的频率随时间呈线性变化，如线性调频脉冲信号（LFM）；非线性调频信号的频率随时间呈非线性变化，如非线性调频脉冲信号（NLFM）。

调频信号的频率变化可以带来很高的信号带宽，因此可以携带较高的信息。

调频信号广泛应用于通信、雷达、声纳等领域。

例如，在调频雷达中，通过发送高带宽的调频脉冲信号，可以获得高分辨率的目标信息。

二、调频信号检测的方法调频信号检测的方法可以通过多种途径实现，例如通过时间域、频域、小波域等方法。

其中，常用的方法有：匹配滤波、快速傅里叶变换、小波变换、相位解调、自适应滤波等。

匹配滤波是一种常用的调频信号检测方法。

它的原理是将接收到的调频信号与已知的载波进行匹配，以达到检测的目的。

匹配滤波器的输出是一个扫描窗口，在扫描窗口内，对输入信号和已知的载波进行相关运算。

然后将相关值与门限比较，判断是否检测到调频信号。

相位解调是一种将载波相位转化为数字形式的方法。

它的原理是将接收到的调频信号与已知的载波进行乘积运算，然后对输出进行相位解调。

相位解调将接收到的模拟信号转化为数字信号，减小了处理噪声的难度。

自适应滤波是一种根据信号的自身特性进行滤波的方法。

其原理是通过信号的统计特性，自适应地调整滤波器的系数，以对接收到的信号进行滤波。

自适应滤波器可以很好地解决信道时变的问题，适用于复杂的信号场景。

三、调频信号识别的方法调频信号识别通常分为两个步骤：信号特征提取和信号分类识别。

在特征提取阶段，通常需要对信号的幅度、频率、调制方式等特征进行提取。

线性调频脉冲信号

N0
'
T (2B) 2E
N0
3、B和T独立选用
4、多普勒不敏感
二、缺陷
1、组合值
A1
A
k
A
A1 k A A
0
1
2E [1 ( )2 ]
N0
0
1
2E [1 ( )2 ]
N0
0
处理措施：①正负斜率；②只测距/大斜率（K）；③V型调频。
2、斜刀刃上目旳无法辨别
3、存在距离旁瓣 MSR=-13.2dB
2、有源法： ①波门选通法
高速
D/A
EPROM
②I&Q正交调制法
EPLD
③DDS法
控制信号
高速
D/A
EPROM
控制信号
DDS核
中频LFM信号
高速高稳定度时钟
中频输出
LPF I／Q 调制器
LPF
中频本振
5.2 线性调频脉冲信号旳频谱
LFM信号复包络为：u(t) rect[ t ]e jkt2 T
频谱：
LPF ADC I
XI(n)
LPF ADC Q
XQ(n)
fs 2B fs 1.25B,1.5B
中频采样（带通）：
fs 4 f0 /(2n 1) ，n满足 fs 2B
2、时域实现
X I n cos kn2 d n
X Q n sin kn2 d n
H I n coskn2
B/2
5.7 线性调频脉冲信号旳加权处理
u( f )
一、为何要加权处理？
二、频域上幅度加权
匹配滤波器
u*( f )
幅度加权网络
H(f )
W*( f )

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中图分类号：Ｔ９１Ｎ１７．
线性调频信号的相关检测性能分析
姚山峰，严航，曾安军，胡阔
（盲信号处理国防科技重点实验室，成都６０４）１０１
摘
要：针对线性调频信号相关检测副本信号与待检测信号可能不完全一致的情况，给出２种信号之间存在偏差时的互模糊函数与互相关
ｉｆｕｎｅｏｈｓｉｆｒｎｅｆｅｕｎｙｏｆｅｎｈｒａｅｏｓｔｏｅｆｒｎｅａａｙｉｆｃｒｅａｉｎｄｔｃｉｎｉａｙｅＴｈｏｃｕｉｎｎｌｅｃｆｐａｅｄｆｅｅｃ，ｒｑｅｃｆｓｔａｄｃｉｐｒｔｆｅｎｐｒｏｍａｃｎｌｓｓｏｏｒｌｔｅｅｔｏｓａｌｚｄ．ｅｃｎｌｓｏｏｎｉｄｉａｅｈａｅｄｆｅｅｃａｏｅｅｔｏｅｅｔｏｎｅｄｔｃｉｎｐｏａｉｔｅｒａｅｔｈｎｒａｅｏｅｕｎｙｏｓｔａｄｃｉａｅｎｃｔｓｐｓｉｒｎｅｈｓｎｆｃｓｎｄｔｃｉｎａｄｔｅｅｔｏｒｂｂｌｙｄｃｅｓｓｗｉｔｅｉｃｅｓｆｆｑｅｃｆｅｎｈｒｒｔｈｉｈｒｐｏｓｔｆｅ．
一
假设ＬＭ信号相关检测的副本信号为：Ｆ
，㈡（ × ｆ）＝
ｅｐｘ
｛［＋ｌ＋ △｝ｊ（）（△］＋］ｓ（ｒ１）（（２＋ｏｔ）＋２
其中，△ 是）（之间的初始相位差；Ａ为）妒与ｆ）ｆ与
（之间的频偏；△ ｆ）为（与（之间的调频率偏差。可，）ｆｆ）
Ｓｔ和Ｓｔ为一对信号样本，２Ｉ）（㈤组信号互相关函数定义为：
信号检测与参数估计算法，这种算法具有较高的输出信噪比增益，能够有效地检测出加性与乘性噪声背景下的微弱信号。
文献【】７结合逐次消去技术有效地抑制了各径相关交叉项的
（＝堡。（ｄｆＴ（ …））ｓｆ
第３８卷第１期
Ｖ＿．８０３１
・
计
算
机
工
程
２１０２年１月
Ｊｎｒ０１ａｕａｙ２１
ＮＯ１．
ＣｏｕｅｇｎｅｉｇｍｐｔｒＥｎｉｅｒｎ
网络与通信・
文章编号ｔ１３８０２１ｏ７．文献标识码｛ｏ４（１）—０７００２２０＿４Ａ
：
（１）
当Ｒ（）０Ｔ＝时，称（和（不相关，这时Ｓｔ和。）ｔｔ），）（（在统计上互相独立。若Ｔｒ时，Ｒ取最大值，ｔ）＝ｏ（）则
影响，实现了多径情况下的ＬＭ信号参数、Ｆ各径时间延迟和衰减因子等参数的估计，具有较高的时延估计分辨率。但是这些算法均认为副本信号与待检测信号参数完全一致，并未
阔，硕士研究生
本文针对实际应用中相关检测副本信号与待检测信号参
收稿日期：２１— — ０１７２０８
７８
计
算
机
工
程
２１年１５日０２月
表示２信号时差为『时，相关程度最高，波形相似程度最ｎ大。对于能量有限信号，互相关函数为： …
［ｓｒｃ］ＡｃｏｄｎｅｐｓｉｌｉｅｅｃｆｉｅｒｒｑｅｃｄｌｔｎＬＭ）ｉｎｌａａｔｅｗｅｎｒｐｔｉｎａｄＳｇａｆｎｅｅｔＡｂｔａｔｃｒｉｇｔｔｏｓｅｆｒｎｅｎａｅｕｎｙＭｏｕａｉ（ＦｓａｐｒｍｅｅｂｔｅｅｉｏｎｉｎｌｔｓｏｈｂｄｆｏＬＦｏｇｒｅｔｏＩｒ
考虑它们之间可能存在的偏差。这个问题，对于第三方接收而言是普遍存在的。
基金项目：国家重点实验室基金资助项目（１０８００）９４Ｃ６３４
作者筒介：山峰（９６），姚１８－，男助理工程师、硕士，主研方向：信
号检测师、博士；曾安军，高级工程师、Ｅｍａ：ｙｏ０４ｅｉ＠１３ｏ－ｉａ２０ｊｓａ６．ｒｌｓｃｃｎ
（ｉａＦｅｕｎｙｏｕｔｎＬＭ）Ｌｎｒｒｑｅｃｄｌｉ，Ｆ信号广泛应用于雷达、ｅＭａｏ声纳、通信和地震勘探等系统中”。Ｆ信号的检测与参数估ｌＬＭ计成为信号检测与参数估计课题中一个重要的组成部分，在
电子情报、运动目标参数测量、ＩＡＳＲ成像和地质勘探等方面
ＹＯｈｎｆｎ，ＡＮＨａｇＺＮＧＡ－ｎＨＵＫｕＡＳａ－ｇＹｎ，Ｅｎｊ，ｏｅｕ
（ｔｎｌｆｎｅＫｅａｎＢｉｄＳｇａＰｏｅｓｇＣｈｎｄ１０１ＣｉａＮａｉａＤｅｅｓｙＬｂｏｌｉｎｌｒｃｓｉ，ｅｇｕ６０４，ｈｎ）ｏｎｎ
函数，分析相位差、频偏、调频率偏差对相关检测性能的影响，得出相位差对检测性能没有影响，检测概率会随着频偏与调频率偏差的增
加而降低的结论。
关健词：线性调频；相关检测；模糊函数；频偏；调频率偏差
‘
Ｃｏｒｌｔ０【ｅｅｔｏｒ１ｍａｃａｙｉｒｅａｉｎ ’ ｔｃｉｎＰｅｆｒｎｅＡｎｌｓｓ０ＩｎａｏｎｙＭｏｌｔｎｂ￣ ’ ｆｒＬｉｅｒＦｒｑｅｃｕａｉＳｇａｏ１ｒｕ５ｅｄ０ｉｎｌ
峰实现对信号的检测。（）维相关利用了信号相关性和噪声随机性的特点，实现抑制噪声、检测信号、估计时域参数的目的。但是，一维相关只在信号的时域进行了处理，不能反映２路信号的频域信息，这种一维处理默认２路信号频差为０，损失了部分信号信息。模糊函数（ｍｉｕｔｕｃｉｎ［ｌ关结果从单纯的ＡｂｇｉＦｎｔ）ｌｙｏ１将相
的影响，通过检测信号峰值得到信号的参数估值，并且指出这种算法适用于多分量ＬＭ信号。文献［】Ｆ６利用噪声与ＬＭＦ信号具有不同的循环平稳特性，出了基于循环相关的ＬＭ提Ｆ
噪声进行相关性分析，用信号与噪声具有不同的统计特性，利通过自相关和互相关运算，达到抑制噪声、检测信号的目的。互相关函数描述了２组信号之间的一般依赖关系。假设
相关检测是一种时域信息的检测方法，主要是对信号和
具有重要应用价值。早在２０世纪４０年代末５０年代初，就有
人研究了最大信噪比意义下的匹配滤波理论与相关接收技术Ｊ目，利用相关处理实现ＬＭ等信号的检测已广泛。前Ｆ应用于主动雷达、声纳等系统中，并得到了不断的改进。文献【】４充分利用ＬＭ信号在分数阶频率域包含了丰富的目标Ｆ信号时延与多普勒频移信息的特性，在分数阶傅里叶域实现对ＬＭ信号的检测。文献［】Ｆ５在此基础上，通过一次分数阶傅里叶变换与一次分数阶频率相关处理，有效地抑制了噪声
得（与ｆ的互模糊函数为：，）（ｆ）
时域推广到了时频域。根据模糊函数的定义，２路信号ｓｔ。）（
与ｓ（的互模糊函数为：，ｔ）
（ｓ＝（（ｆｄ＝ｆ）Ｊｆ卜）妒ｆ，ｌ）一ｅ『
）Ｃ＋ｌｎ）（－（－（）ｊｇ（（）Ｓｓ
≤Ｔ（）９
Ａ，＝（）Ｉ｝ｆ）ｎｌ（ｆｌｆｌｅ（ — ｅＰｆ）， ‘ ｓ＝）ｆＪｄ（２＇
移。可见，模糊函数在零多普勒切面即为相关函数：
（３）
其中，Ｓｔ、Ｓｔ是２。）：）路输入信号；ｆ（（、，分别是时延和频
Ｒｆ＝ｆ）（）（，０（４）
２相关检测原理
在信号检测理论中，自噪声中信号的最佳检测方法是匹配滤波Ｊ，而相关检测在数学上正好等效于匹配滤波检测。
信号的相关检测是将感兴趣信号的副本信号与待处理的信号作自相关或互相关 …，获得这２组信号的相关函数，当待处理信号中存在感兴趣的信号时，相关函数中将会有相关峰的出现，过检测相关峰即可实现对感兴趣信号的检测。通
［ｙｗｏｄ］ＬｎａｒｑｅｃｄｌｉｎＬＭ）ｃｒｌｔｎｄｔｔｎａｂｇｉｎｔｎｆｑｅｃｆｅ；ｈｒｔｏｓｔＫｅｒｓｉｅｒｅｕｎｙＦＭｏｕａｏ（Ｆ；ｏｒａｉｅｅｉ；ｉｕｔｆｃｏ；ｒｕｎｙｏｓｔｃｉｒｅｆｅｔｅｏｃｏｍｙｕｉｅｐａＤ０Ｉ１．６０ｉｎ１０－４８０２０．１：０３９．ｓ．００３２．１．１２９ｓ２０
．
在实际工程中，相关检测副本信号与感兴趣信号有时并
不完全一致，如非合作方的信号检测等应用场合。此时，对
（）。）（－）ｔｆ：（ｔｒｄｆ
（２）
于ＬＭ信号而言，副本信号与感兴趣信号主要存在初始相Ｆ位、载频和调频率的偏差。