复合线性调频信号的模糊函数分析
多普勒频率偏置线性调频信号的模糊函数分析
多普勒频率偏置线性调频信号的模糊函数分析梅慧;陈章友【摘要】线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用.由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频(Doppler frequency shifted linear frequency modulation,DFS-LFM)信号的模糊函数,以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析.分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关.当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)018【总页数】5页(P207-211)【关键词】线性调频信号;多普勒频率偏置;模糊函数;雷达分辨率【作者】梅慧;陈章友【作者单位】武汉大学电子信息学院,武汉430072;武汉大学电子信息学院,武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TN957.52线性调频(LFM)信号是基于匹配滤波理论提出的一种脉冲压缩信号，其突出的优点之一在于即使由于目标运动产生的回波多普勒偏移较大，匹配滤波的性能也不受影响[1]。
在高频地波多站组网雷达以及多输入多输出(MIMO)雷达中，大多采用频率正交信号，这对频率的选择受到限制且雷达系统的工作带宽与正交信号个数成正比增加[2]。
由于该频段电磁环境复杂[3]，各类电台等信号较多，工作带宽增加时更容易受到严重的干扰。
(优选)线性调频脉冲信号.
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
XQ n sin kn2 d n
H I n coskn2
幅度
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8
-1 -1
LFM信 号 的 I路
-0.5
0
0.5
时 间 (s)
1 x 10-5
B/2
幅 度 (dB)
幅度
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8
-1 -1
0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
e
2
4
( Kt)
y( , ) sin ( K )T T sin ( K )T
( K )
( K )T
x( , ) 2
sin ( K )T
2
y( , ) 2
( K )
y( , 0) T sin B B
y(0, ) T sinT T
三、匹配滤波器的实现
随机初相的影响， 采用IQ正交处理！ u(t) 1、采样频率及中频采样 视频采样（低通）：
-1
LFM信 号 的 Q路
-0.5
0
0.5
时 间 (s)
时 域 脉 压 后 的 波 形 (未 加 权 )
-0.5
0
0.5
时 间 (s)
1
-5
x 10
LFM-PC复合调制信号优化设计算法
雷达科学与技术Radar Science and Technology第1期2021年2月Vol. 19 No. 1February 2021DOI ： 10. 3969/j. issn. 1672-2337. 2021. 01. 015LFM-PC 复合调制信号优化设计算法李晨，张劲东，丁逊，尚东东(南京航空航天大学电子信息工程学院，江苏南京211100)摘要：针对相位编码(Phase Coded,PC)信号在高速运动平台和高速目标探测中运用存在多普勒敏 感问题，研究了一种基于线性调频(Linear Frequency Modulation, LFM)信号和相位编码信号复合调制的宽多普勒容限信号形式一LFM-PC 复合调制信号。
本文推导了 LFM-PC 信号的模糊函数，在多普勒容 限内以最小归一化积分旁瓣为准则建立了信号优化设计模型，提出了基于交替方向乘子法(Alternating Di rection Method of Multipliers,ADMM)的低复杂度信号优化算法。
仿真结果表明，基于此算法优化设计的 LFM-PC 信号具有宽多普勒容限的同时降低了归一化旁瓣，并且此优化算法具有收敛速度快、运算量低的特点。
关键词：复合调制信号；模糊函数；多普勒容限；信号优化设计；交替方向乘子法中图分类号:TN95& 3文献标志码:A文章编号:1672-2337(2021)01-0092-07Optimal Design Algorithm of LFM-PC Hybrid Modulated SignalLI Chen, ZHANG Jindong, DING Xun, SHANG Dongdong{College of Electronic and Information Engineering , Nanjing University of Aeronautics and Astronautics , Nanjing 211100, China)Abstract ： Phase coded (PC) signal has Doppler sensitivity problem when used in high-speed moving plat forms and high-speed target detection. A wide Doppler tolerance signal form based on the hybrid modulation of linear frequency modulation (LFM) signal and PC signal —LFWPC signal is studied to deal with this problem in this paper. The ambiguity function of LFM-PC signal is deduced and the optimal design model of the signal is es tablished within the Doppler tolerance based on the criterion of the minimum normalized integral side lobe. A low-complexity signal optimization algorithm based on alternating direction method of multiplier (ADMM) is proposed The simulation results show that the LFM-PC signal based on this optimization algorithm has a wide Doppler tolerance while reducing the normalized side lobes. The optimization algorithm has the characteristics of fast convergence speed and low calculation amountKey words ： hybrid modulated signal ； ambiguity function ； Doppler tolerance ； signal optimization design ； al ternating direction method of multipliers0引言PC 信号因其分辨率、测量精度较高的优点被 广泛应用，但是只能被运用于窄多普勒频移的场 合,并且形式简单，抗干扰能力一般。
一种新的伪码-线性调频复合信号侦察性能分析
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｏ ｒｂｂｌｙ ｏ ｉｔ ｃｐ Ｌ Ｉ ；ｉ ａ ｒｑ ｅｃ ｄｕａ ｏ （ Ｆ ； Ｌ ｏｅ ｙｗ ｒ ｓ ｌ ｐｏ ａ ｉｔ ｆ ｎｅ ｅ ｔ（ Ｐ ） ｌ ｅ ｆ ｕ ｎ ｙｍｏ ｌ ｉｎ Ｌ Ｍ） Ｇ Ｄ ｃｄ ｗ ｉ ｒ ｎｒ ｅ ｔ Ｏ
ｐ ａ ｅｍｏ ｕａｉｎ；ｍｂｇ ｉ ｕ ｃｉｎ ｈ ｓ ｄ ｌ ｔ ｏ ａ ｉｕｔ ｆｎ ｔ ｙ ｏ
１ 引言
单基 地 的脉 冲 雷 达在 现 代 高 技 术 战 争 中 ， 很 容 易被 敌方 干扰 或精 确制 导武 器所摧 毁 … 所 以 ， １， 大 力发展 Ｌ Ｉ 达 是 当务 之 急 ， 要 使 雷 达 具 备 Ｐ雷 而
是 较 重要 的一 环 。 因此 ， 计 出新 的具 有 良好 的 设
Ｔｈ ｃ ｎ ａｓａ ｅ Ｐｅ ｆ ｒ ａ ｃ ａｙ ｉ ｆＡ ｗ ｅ Ｒｅ ｏ ｎ ｉｓ ｎｃ ｒｏ ｍ ｎ ｅＡｎ ｌｓｓｏ Ｎｅ
．
Ｒａ ａ ｉｎ ｌＣｏ ｉｅ ＲＢＣ ａ ｄ Ｌ ｄ ｒ Ｓｇ ａ ｍｂｎ ｄ Ｐ ｎ
Ｓ Ｅ ｉ ， Ｘｎｈｉ，ＨＡ ｏｇｊｎ ，Ｈ ｉ —ｏｇ Ｈ ＮＷｅ１ Ｊ ＇ ｉ ａ Ｚ Ｏ Ｙ ｎ． Ｚ ＵＪａ ｄｎ — ２ ｕ ｎ
反侦察抗干扰能力 的信号波形 ， 尽可能提高雷达
的低截 获性 能并 且 有 效 地 避免 敌 方 的 电磁 干 扰 ，
对 现代 电子 侦察具 有 重大 的现实 意义 。 由于线 性
பைடு நூலகம்
ＬＩ Ｐ 性能需要综合利用 多种技 术 ， 包括 低旁瓣天 线、 功率管理 、 信号设计 、 相参处理技术 以及采用 双／ 多基地雷达等 而其 中采用各种具有低截获 ２， 性 能 的雷达 信 号 形 式来 对 抗 电子侦 察 和 干扰 ＿ ， ３ Ｊ
典型雷达信号的产生及其“模糊函数”仿真（含Matlab程序）
典型雷达信号的产生及其“模糊函数”仿真（含Matlab程序）雷达发射波形的选择和设计直接影响雷达的性能以及抗干扰能力。
本次课程重点从模糊函数出发，仿真分析多种典型雷达信号：线性调频脉冲信号、三角波调频连续波信号、二相编码信号(Barker码/m序列)、多相编码信号(Frank码)。
课程将给出上述典型雷达信号的产生以及模糊图的Matlab仿真程序。
雷达模糊函数模糊函数是进行雷达波形设计和分析信号处理系统性能的重要工具，根据雷达信号的模糊函数，可以确定雷达发射波形的分辨能力、测量精度、模糊情况以及抑制干扰的能力。
雷达模糊函数表示匹配滤波器的输出，描述目标的距离和多普勒频移对回波信号的影响，信号的雷达模糊函数通常被定义为二维互相关函数的模的平方。
具体表达式为：模糊函数关于多普勒频率和延迟时间的三维图形称为雷达的模糊图。
对于一种给定的波形，其模糊图可以确定该波形的一些特征，同时也可以用某个时间或者频率门限值来切割三维模糊图得到模糊等高图。
模糊图的原点处模糊函数的值等于与感兴趣目标反射的信号理想匹配时的匹配滤波器的输出。
非零时的模糊函数值表示与感兴趣目标有一定距离和多普勒的目标回波。
在二维坐标平面内，若模糊函数的绝对值逼近于冲击函数呈理想图钉型时，就可以得到理想的二维分辨率，相当于把所有能量都集中在了坐标原点附近。
这是一次精品课程(图文课程)，主要包含以下几个部分：一、模糊函数的概述二、线性调频脉冲信号及其模糊函数三、三角波调频连续波信号及其模糊函数四、二相码信号（Barker码/m序列）及其模糊函数五、多相码信号（Frank码）及其模糊函数具体内容见下面截图，订阅后可查看WORD可编辑版本以及下载相关Matlab仿真程序。
具体参数设置以及仿真结果见WORD文档和Matlab源程序。
线性调频-伪码调相复合信号的伪码盲估计新算法
线性调频-伪码调相复合信号的伪码盲估计新算法何丹娜;张天骐;高春霞;高丽【摘要】针对线性调频-伪码调相复合信号的伪码估计问题,提出一种基于离散多项式相位变换和频谱搬移的伪码盲估计新算法.首先采用平方法消去伪码的相位突变,然后利用离散多项式相位变换估计调频斜率,利用估计的高精度调频斜率重构二阶指数项,对原复合信号进行解线调,再对解线调后的信号取实部从而可得正弦载波与伪码调相的复合信号,采用频谱搬移的方法可恢复出原伪码序列.仿真结果表明,该算法在信噪比大于等于3dB时可正确估计出伪码,且性能随子脉冲个数的增加而改善,与FM-AM时频分析方法相比具有更好的估计效果.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2012(052)006【总页数】7页(P906-912)【关键词】线性调频-伪码调相;离散多项式相位变换;频谱搬移;伪码盲估计【作者】何丹娜;张天骐;高春霞;高丽【作者单位】重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆400065;重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆400065;重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆400065;重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆400065【正文语种】中文【中图分类】TN911.7线性调频-伪码调相复合信号(LFM-PRBC)是一种脉内调频、脉间调相的复合信号,既具有伪码调相信号良好的抗干扰能力,又具有线性调频信号对多普勒频移的不敏感性,因而具有截获概率低、抗干扰性能好等优点。
目前,这种复合信号已被用于多种雷达和微小型探测器中,所以研究该信号的参数估计和伪码估计具有重要意义。
目前,针对该复合信号已提出各种参数估计方法。
文献[1-2]提出基于循环谱的时差估计方法,但需已知码片宽度和载频。
文献[3-4]采用谱相关的方法进行参数估计和信号识别,需满足调频带宽大于伪码数与脉冲宽度之比,且计算量大、运行时间长。
文献[5-6]提出了基于时频分布函数的参数估计算法,由于要进行时频平面的二维搜索,该算法计算量大且较复杂。
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 )
线性调频-伪码复合信号参数估计算法
线性调频-伪码复合信号参数估计算法
马宁;王建新;郑重智
【期刊名称】《中国惯性技术学报》
【年(卷),期】2013(021)005
【摘要】线性调频-伪码复合信号的参数估计对电子侦察具有重要的理论意义和应用价值.为了对这种信号进行参数估计,设计一种新的基于平滑伪Wigner时频分布和相关检测估计参数的方案:首先对线性调频-伪码复合信号的平滑伪Wigner时频分布的特性进行分析,然后针对平滑伪Wigner加窗后时频分辨力下降的问题,通过对时频面进行阈值分割估计线性调频部分的参数,最后采用相关检测的方法提取二相编码部分的编码方式.仿真分析结果表明:在信噪比大于SNR=0 dB时,该方法可以有效地估计出线性调频-伪码复合信号的各项参数.
【总页数】6页(P631-636)
【作者】马宁;王建新;郑重智
【作者单位】南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094;南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094;南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094
【正文语种】中文
【中图分类】TN95
【相关文献】
1.伪码-线性调频复合信号的参数估计 [J], 刘勇;张国毅;胡鑫磊
2.伪码-线性调频信号快速参数估计算法 [J], 张佳芬;和小冬;唐斌
3.线性调频-伪码复合信号参数的快速估计 [J], 刘勇;张国毅;田润澜;齐兴龙
4.伪码-线性调频复合信号参数估计理论性能分析 [J], 王佩;祝俊;唐斌
5.基于FrFT的伪码-线性调频信号参数估计算法 [J], 唐江;赵拥军;朱健东;胡卿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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刘 领 容 王 凌 ， ． ，姚 远 程 ，张 小乾
（． １西南科技 大学 信息工程学院 ，四川 绵阳 ６ １１ ； ． ２０ ０ ２ 中国工程物理研究 院，四川 绵阳 ６ １０ ） ２０ ０
摘 要 ：为提 高单 斜 率线性 调 频信 号的 距 离速 度联 合 分 辨 力 ， 出 了一 种 正 负双 斜 率 的复 合 线性 调 提 频 信号 ， 导并 分析 了该 信号 的模 糊 函数 。仿 真得 到 了复合 线 性调 频 信 号 以及 单 斜 率线 性调 频 两 推
Ａｎａ ｙ ｉ ｆＡｍｂｉ ｕｉｙ Ｆｕｎ ｔｏ ｆ Ｃｏ ｂ ｎ ｄ Ｌｉ ａ ｅ ｕｅ ｃ ｏ ｕｌ ｔｏ ｉ ｎａ ｌ ｓｓ ｏ ｇ ｔ ｃ ｉ ｎ ｏ ｍ ｉ ｅ ｎｅ ｒ Ｆｒ ｑ ｎ ｙ Ｍ ｄ ａ ｉ ｎ Ｓ ｇ ｌ
Ｌ Ｕ ｎ ｒ ｎｇ Ｉ Ｌｉ ｇ ｏ ，Ｗ ＡＮ（ ；Ｌｉ ｇ ｎ ，ＹＡＯ Ｙｕａ ｃ ｅ ｇ ｎ ｈ ｎ ，ＺＨＡＮＧ ａ ｑ ａ Ｘｉｏ ｉｎ
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种信 号 的模 糊 函数 图 、 Ｂ模 糊 度 图、 离模糊 函数 图以及 速度 模糊 函数 图， 比研 究发现 复合 一３ｄ 距 对
线性调频信号相对单斜率线性调频信号具有更好的速度分辨力和距 离速度联合分辨力。 关 键词 ：复合 线性 调频信 号 ； ｝调 频 ； 糊 函数 ； 辨 力 线Ｊ 生 模 分 中图分 类号 ： ８ ０ ５ Ｆ ３． 文献标 志 码 ： Ａ
ｍ ｄ ｌｔ ｎ Ｌ Ｍ） ａｃｍｐｓｄｌ ｅ ｒｒｑ ｅｃ ｄ ｌｔ ｎｒｄ ｉ ａ ｃｍｐｓｄｏ ｈ ｐｕ ｎ ｈｒ ｏ ｕａ ｏ （ Ｆ ， ｏ ｏｅ ｎ ａ ｅ ｕｎ ｙｍｏｕａｉ ａ ｓ ｎ ｌ ｏ ｏｅ ｆ ｉ ｐａｄ ｃｉ ｉ ｉ ｆ ｏ ａｒ ｇ ｃｒ ｐ
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西安理工大学学报 Ｊｕ ａ ｏ ｉａ ｎ ｅｓｙｏ Ｔ ｃｎｌｇ（ ０ １ ｏ ２ ｏ４ ｏ ｒ ｌ ｆ ’ｎＵ ｉ ｒｉ ｆ ｅｈｏｏｙ ２ １ ）Ｖ １ ７ Ｎ ． ｎ Ｘ ｖ ｔ ．
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文章编号 ：１０ －７ ０ ２ １ ）４０ ８ －５ ０ ６４ １ （０ ０ － １ １ ４ ０