多普勒频移对LFM脉冲压缩的影响及补偿研究

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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。

高速铁路GSM-R系统的多普勒频移估计与补偿研究

高速铁路GSM-R系统的多普勒频移估计与补偿研究高速铁路GSM-R系统的多普勒频移估计与补偿研究摘要：高速铁路通信系统是保障铁路列车正常运行的关键技术之一。

GSM-R系统作为一种专用移动通信系统，为高速铁路提供可靠的通信服务。

然而，在高速行驶的列车中，多普勒频移会给系统通信信号带来很大的影响，导致信号接收的误差。

本文通过对GSM-R系统中多普勒频移的估计与补偿的研究，提出了一种有效的解决方案。

1. 引言高速铁路的发展对通信系统提出了更高的要求，其中GSM-R作为一种专用移动通信系统，为高速铁路提供了全面的通信保障。

然而，由于高速行驶的列车会产生多普勒频移，使得接收到的信号与发送的信号存在频率偏差。

这使得系统难以准确识别和处理信号，从而影响通信质量和系统性能。

2. 多普勒频移估计方法为了解决高速行驶列车中的多普勒频移问题，必须准确估计和补偿频率偏移。

在GSM-R系统中，常用的多普勒频移估计方法包括基于FFT的方法和基于相关性的方法。

2.1 基于FFT的方法基于FFT的多普勒频移估计方法是通过将接收到的信号进行频谱分析，从而得到频率偏移的估计值。

该方法的优点是计算简单，效率高；缺点是由于高速行驶列车多普勒频移的连续性和非稳态性，可能会导致估计值的误差。

2.2 基于相关性的方法基于相关性的多普勒频移估计方法是通过相关性分析，利用接收信号与发送信号之间的相似度来估计频率偏移。

该方法的优点是对非稳态的多普勒频移较为准确，缺点是计算复杂度较高。

3. 多普勒频移补偿方法多普勒频移估计之后，需要对信号进行频移补偿，以确保信号能够准确识别和处理。

目前常用的多普勒频移补偿方法包括相位旋转法和I/Q信号旋转法。

3.1 相位旋转法相位旋转法是通过对接收到的信号进行相位旋转，使信号的频谱向频域中心移动，从而实现频移补偿。

该方法的优点是操作简单，实现容易；缺点是可能会引入一定的相位误差。

3.2 I/Q信号旋转法I/Q信号旋转法是通过将接收到的信号分解为实部和虚部，然后对其进行旋转，从而实现频移补偿。

多普勒频移影响_WCDMA特殊场景覆盖规划与优化_[共2页]

第6章高速铁路覆盖– 107 – 6.1.1 多普勒频移影响1．多普勒频移介绍高速覆盖场景对WCDMA 系统性能影响最大的是多普勒效应。

接收到的信号的波长因为信号源和接收机的相对运动而产生变化，称为多普勒效应。

在移动通信系统中，特别是高速场景下，这种效应尤其明显。

多普勒效应所引起的附加频移称为多普勒频移，可用下式表示： d =cos f f v c ⨯⨯θ （6-1）式（6-1）中，θ为终端移动方向和信号传播方向的角度，即掠射角；v 是终端运动速度；c 为电磁波的传播速度；f 为载波频率。

高速移动UE 通过Node B 时的情景如图6-1所示。

图6-1 高速移动UE 通过Node B 时的频移示意图由于UE 根据接收到的基站信号频率进行发射频率调整，因此对于Node B 而言将产生两倍的多普勒频移。

从图6-1可知，假设系统工作的下行频率为f 0，上行频率为f 1。

UE 远离基站时会产生一个−f d 的频移，即UE 接收到的频率为f 0−f d ，因此UE 上行发射频率为f 1−f d 。

在上行接收端，由于UE 远离基站带来−f d 的频移，可知此时基站接收到的频率为(f 1−f d )−f d =f 1−2f d 。

同理，UE 接近基站时会产生一个+f d 的频移，基站接收到的频率为(f 1+f d )+f d =f 1+2f d 。

2．多普勒频移特性根据式（6-1）可知，多普勒频移的大小与载波频率、车速、终端移动方向和信号传播方向的夹角相关，特性如下。

（1）在用户移动过程中，多普勒频移随着用户位置的变化而变化。

（2）基站接收到的最大多普勒频移与UE 运动速度成正比，速度越高则频移越大。

最大频移如表6-1所示。

表6-1 不同车速下的基站最大多普勒频移与高铁速度的关系车速（km/h ）最大多普勒频移（Hz ）200 793 250 991 300 1 189。

多普勒效应对移动通信的影响范文精简版

多普勒效应对移动通信的影响多普勒效应对移动通信的影响1. 引言2. 多普勒效应的原理多普勒效应是由奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒在19世纪初发现的。

当信源和接收器之间存在相对运动时，接收器会收到一个比信号源发出频率高或低的信号。

具体来说，当信号源向接收器靠近时，信号频率增加；当信号源远离接收器时，信号频率减小。

这是由于信号波长在相对运动中被拉伸或压缩所引起的。

3. 多普勒效应对移动通信的影响在移动通信系统中，多普勒效应会带来以下影响：3.1 频率偏移由于多普勒效应导致信号频率的变化，信号传输和接收的频率会出现偏移。

这可能导致接收器无法准确接收到信号，造成通信中断或误码率的增加。

3.2 信号衰减受到多普勒效应的影响，信号频率的变化可能会导致信号衰减。

当接收器与信号源之间相对速度较大时，信号频率的变化较大，信号强度可能会下降，从而影响通信质量。

3.3 信号时延由于多普勒效应引起的频率变化，信号传播的速度也会发生变化。

这可能导致信号的时延增加，从而影响数据的实时性和通信的实时性。

4. 解决多普勒效应的方法为了解决多普勒效应带来的问题，移动通信系统采取了多种方法：4.1 多普勒补偿移动通信设备可以通过对接收到的信号进行多普勒补偿来纠正频率偏移。

这可以通过使用数字信号处理算法来实现。

补偿后的信号频率可以更好地匹配信号源发出的频率，从而提高接收质量。

4.2 天线设计在移动通信系统中，天线的设计也可以减少多普勒效应的影响。

选择合适的天线类型和位置，以及使用天线阵列技术可以减少信号衰减和时延。

4.3 信号调制为了应对多普勒效应带来的频率变化，移动通信系统采用了特殊的信号调制技术，如正交频分复用（OFDM）。

这种调制技术可以更好地处理频率变化，提高信号传输的鲁棒性。

5. 结论多普勒效应对移动通信有着显著的影响。

频率偏移、信号衰减和信号时延都是由多普勒效应引起的问题。

通过多普勒补偿、天线设计和信号调制等方法，可以有效地减少多普勒效应带来的影响，提高移动通信质量。

lfm多普勒距离耦合问题

lfm多普勒距离耦合问题
LFM 多普勒距离耦合问题是指在使用线性调频 LFM）信号进行雷达或声纳等目标检测时，由于目标距离和速度的变化导致的信号频率和相位变化的相互影响问题。

在 LFM 信号中，信号的频率随着时间线性增加，因此可以通过测量信号的频率变化来确定目标的距离。

然而，当目标距离和速度发生变化时，信号的频率和相位都会发生变化，这会导致测量结果的误差。

为了解决 LFM 多普勒距离耦合问题，可以采用以下方法：
1. 采用频率补偿技术：通过对信号进行频率补偿，可以减小由于目标距离和速度变化导致的信号频率变化的影响。

2. 采用相位补偿技术：通过对信号进行相位补偿，可以减小由于目标距离和速度变化导致的信号相位变化的影响。

3. 采用多频率信号：通过使用多个不同频率的 LFM 信号，可以减小由于目标距离和速度变化导致的信号频率和相位变化的影响。

4. 采用多通道信号：通过使用多个不同位置的接收天线，可以减小由于目标距离和速度变化导致的信号相位变化的影响。

这些方法可以帮助减小 LFM 多普勒距离耦合问题的影响，提高目标检测的精度和可靠性。

LFM脉冲压缩雷达抗移频干扰的方法研究

维普资讯
第２８卷
第１期１
现代衙达
ＭｏｅｎＲａａｄｒｄｒ
Ｖ０＿８Ｎｏ１ｌ２．ｌＮｖｍｂｒ２ｏｏｅｅｏ６
２００６年１月１
ＬＭ脉冲压缩雷达抗移频干扰的方法研究Ｆ
的特征参数，从而提出了一种利用数字接收机技术处理、算特征参数，计并利用该特征参数对雷达获得的移频十扰所形
成的似ｆ标距离进行补偿而得到真实ｆ标川波距离的抗移频１扰的思想，１１二最后对该思想的实现、特点等问题进行丫探讨。
【关键词】脉冲缩雷达；移频扰；信号处理；相位测法
ｔｒｃｓｈｅｅｖｄｓｇａｓｔｅｔｔｈｈｒｃｅｉｔａａｔｒｎｂａｎｈｅｌｒｎｅｏｒｅｙｃｍｐｎａｉｇｔｅｏｐｏｅｓｔｅｒｃｉｅｉｎｌｏｓｉｅｔｅｃａａｔｒｓｉｐｒｍｅｅａｄｏｔｉｓｔｅｒａａｇｆｔｇｔｂｏｅｓｔｈｍａｃＩａｎ
ｒｎｅｏｉ—ｅｕｎｙｊｍｎ．Ｆｎｌ，ｓｍｓｕｓｒｌｅｏｔｅｉｌｅｔｉｆｈｔｏｆｏｎｒｇｓｉ－ｅｕｎｙａｇｆｈｆｑｅｃｍｉｓｆｒｔａｇｉｌｏｅｉｅｅｔｔｈｅｎａｏｏｅｍｅｄｏｕｔｉｈｆｆｑｅｃａｙｓａｄｍｐｍｔｎｔｈｃｅｎｔｒ
【ｂｔｃ】Ｔｅｅｅｅｏｔｔｉａｏｂｔｔｒｔｅｒｓｎｌｎｅａｅａｅｒｕｉａｏｓｉ－ｅｕｎＡｓａｔｒｈｃｉｒｕｕｓｎｌｆｏｅａｅｒｕｇａａｄｔｌｒｔｅｍｓｎｌｆｈｆｑｅｃｒｖｐｇｈｈｔｇｔｎｉｈｆｓｔｇｔｇｆｒｔｙ

零差相干激光通信系统中多普勒频移的补偿方法

零差相干激光通信系统中多普勒频移的补偿方法随着科技的不断发展，激光通信系统的应用越来越广泛。

而在激光通信中，零差相干激光通信是一项比较成熟的技术。

在使用零差相干激光通信系统进行通信时，由于通信双方之间存在相对运动，会产生多普勒频移，这会对通信系统的性能产生一定的影响。

因此，需要对多普勒频移进行补偿，以保证通信系统的性能。

本文将介绍针对零差相干激光通信系统中多普勒频移的补偿方法。

一、多普勒频移的原因和表现在通信中，由于通信双方之间存在相对运动，导致接收信号频率的改变，称为多普勒频移。

其原因是相对运动产生的多普勒效应。

这种情况在无线通信系统和卫星通信中也存在。

在零差相干激光通信系统中，由于通信双方之间存在相对运动，会使接收到的激光信号频率发生变化。

同时，由于激光的高频特性，多普勒频移的表现非常明显。

为了解决多普勒频移对零差相干激光通信的影响，需要对其进行补偿。

现有的多普勒频移补偿方法主要有以下三种。

1.硬件架构补偿硬件架构补偿主要通过设计一些特殊的光学元件，来使信号经过这些元件后频率发生变化。

通过这种方式，可以实现多普勒频移的补偿。

但该方法的弊端是需要一些特殊的光学元件，成本比较高。

2.数字信号处理补偿数字信号处理补偿方法主要是通过对接收到的信号进行处理，来对多普勒频移进行补偿。

其具体实现是通过对接收信号进行FFT变换，对信号的频谱进行计算和处理，来进行多普勒频移的补偿。

这种方法相对成本低，但其计算量比较大，对实时性要求高的场合不适合使用。

3.特殊算法补偿特殊算法补偿方法主要是通过利用某些特殊的算法，通过对信号进行变化来实现多普勒频移的补偿。

如常用的PDH(斯托克斯－薛定谔－哈特利)方法和FLL(锁相环)方法。

这种补偿方法相对来说比较灵活，但需要一定的算法基础，设计成本也比较高。

总结：在使用零差相干激光通信系统进行通信时，由于存在相对运动，会产生多普勒频移。

为了保证通信系统的性能，需要对多普勒频移进行补偿。

脉冲压缩

❖Matlab 仿真
10
基本原理
❖
式
11
由图(d)得到网络对信号各斜率成分的延
时关系为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
说明线性调频宽脉冲信号经过压缩网络后，成为窄脉冲。
12
性能改善
若压缩网络是无源的，根据能量守恒原理。
输出峰值功率增大D倍
无源网络不产生噪声，而输入噪声具有随机性，所以经过压缩网络不会被压缩。
输出脉冲信号信噪比与输入信号之比增大D倍
LOGO
脉冲压缩
第一部分
❖脉冲压缩的作用 ❖脉冲压缩的实现 ❖脉冲压缩的特点
2
脉冲压缩的作用
❖ 雷达作用距离与距离分辨力存在矛盾
3
脉冲压缩的作用
距离分辨力
4
脉冲压缩的作用
❖
即脉压比等于时宽-带宽积，脉冲压缩系统常用时宽-带宽积的概念表征
5
脉冲压缩的特点
❖
6
脉冲压缩的特点
❖ 存在的缺点
❖
K为归一化系数，幅频特性即为
相频特性与发射信号相似，具有相同平方律，但符号相反
22
群延时特性
❖
网络输出端，两个频率分量经过不同的相移
23
群延时特性
对于PC网络，其相频特性对应的延时特性为
24
群延时特性
值得注意的是，网络的群延时特性正好与信号的相反，因此通过匹配滤波后，相位特性得到补偿，使得输出信号相位均匀，信号出现峰值。
37
旁瓣抑制
未加权PC输出
hamming加权PC输出
-13dB
-43dB
38
旁瓣抑制
大时宽带宽积信号： D值大，振幅谱接近矩形，且波纹小，加权后的脉压波形旁瓣低；

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频移对ＬＦＭ信号脉压输出的影响及补偿角度作了分
析，最后的仿真实验与理论分析结果一致。１多普勒频移对ＬＦＭ脉冲压缩的影响分析
△ ＝孚＝Ｌ＿日Ｌ，匹配滤波器输出信号主峰出现的时
距误差为－ＣＡ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｂｏｕｔｒａｎｇｅ— ＤｏｐｐｌｅｒｃｏｕｐｌｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｔｉｍｅａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｔｏＬＦＭｍａｔｃｈｅｄｆｉｌｔｅｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒＴｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆＤｏｐｐｌｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ．ＡｌｌｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｎＭａｔｌａｂＴｈｅｆｉｎａｌｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｄｒａｗｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤｏｐｐｌｅｒＥｆｅｃｔｓ；ＬｉｎｅｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰｕｌｓｅＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ
摘要：根据线性调频信号及其匹配滤波器的时域频域特性，分析了多普勒频移对ＬＦＭ脉冲压缩的影响，以及工程上常用的补偿方法。利用Ｍａｔｌａｂ平台做了相应的仿真，最后得出结论。关键词：多普勒频移；线性调频信号；脉冲压缩中图分类号：ＴＮ９５７．５１文献标识码：Ａ文章编号：１００３ — ０１０７（２０１￣Ｉ）ｏ２ — ００７８ — ０４
ｒｅｃ（争砖
作者简介：周杰（１９８ｔ－），女，工程师，硕士，研究方向为雷达信号处理。
７８
多普勒频移对ＬＦＭ咏冲压缩的影响及补偿研究
电子质量（２０１３第０２期）
表１不同多普勒频移下的脉压输出参数
多普勒频移对ＬＦＭ脉冲压缩的影响及补偿研究
电子质量（２０１３第ｏ２期）
多普勒频移对ＬＦＭ脉冲压缩的影响及补偿研究
ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＤｏｐｐｌｅｒＥｆｆｅｃｔｓｏｎＬＦＭＰｕｌｓｅＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｔｈｅＤｏｐｐｌｅｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：ＴＮ９５７５１
Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ａ
ＡｒｔｉｃｌｅｌＤ：１００３ — ０１０７（２０１３）０２一Ｏ０７８一Ｏ４
０引言 பைடு நூலகம்
线性调频信号是目前应用最广泛的脉冲压缩信号，
在回波有较大多普勒频移时，仍能得到很好的脉冲压缩效果，但不可忽视的是输出响应将出现与多普勒频移成
、
二
竹Ｂ（ｔ－ｔ一）
正比的附加延时，这在对测距精度有严格要求时是不允
许的ｒｌ＿。由此可见，研究多普勒频移对脉冲压缩雷达的影
已知线性调频信号的形式：
ｕｒｅｃ（争时
其中。
２多普勒频移对ＬＦＭ脉冲压缩的影响仿真
２．１ＬＦＭ信号产生
则存在多普勒频移的线性调频信号可表示为：
仿真条件：脉宽Ｔ－２５ｓ，带宽Ｂ＝１０ＭＨｚ，采样频率为４０ＭＨｚ，线性调频信号波形仿真如图１所示。
其中
。
响，并进一步对脉冲压缩雷达中的多普勒频移进行补偿，是非常有意义的。
本文针对目标运动的信号模型，推导了线性调频（ＬＦＭ）脉冲压缩雷达的输出信号表达式，着重从多普勒
的信号形式Ａ
相比，多普勒频移使得
周杰（中国电子科技集团公司第２０研究所，陕西西安７１００６８）
ＺｈｏｕＪｉｅ（２ＯｔｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｍｐａｎｙ，ＳｈａａｎＸｉａｌｌ７１００６８）
多普勒频移
左边第一副瓣主瓣位置右边第一副瓣左边第一副瓣主瓣幅度右边第位置位置幅度
９９１９８６１０１４９７９１００３１０ｏ０９９５１００５９８８１０１２１００９１００４９９６９９７１０２１－４２．９４６８－４２．１６ｌ３－４３．７２４３－４１．０９４５－４３．８７０６０００００