非线性调频信号设计
改进Chirplet时频原子的非线性调频信号分解
改进Chirplet时频原子的非线性调频信号分解呙鹏程;王星;程嗣怡;汪峰【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(045)001【摘要】针对Chirplet时频原子对正弦类型的非线性调频信号的分解性能较弱的问题,提出一种改进的Chirplet时频原子.首先从理论上分析 Chirplet 时频原子对正弦类型的时频分布的失配问题,其次在Chirplet时频原子中加入正弦调频因子,使原子的时频曲线产生类正弦形状的弯曲性能,最后使用遗传算法代替匹配追踪算法,提高原子搜索效率.仿真实验结果表明,改进的Chirplet原子对于非线性调频信号的分解性能与Gabor、Chirplet和FMmlet原子相比,有了较大的提升.【总页数】6页(P123-128)【作者】呙鹏程;王星;程嗣怡;汪峰【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安710038;空军驻上海地区军事代表局,上海200000【正文语种】中文【中图分类】TN97【相关文献】1.基于多尺度线调频基信号稀疏分解的信号分离和瞬时频率估计 [J], 罗洁思;于德介;彭富强2.基于时频空间奇异值分解的多分量线性调频信号分离与增强 [J], 汪飞;曹凡3.改进多尺度Chirplet路径追踪算法在非线性调频信号估计中的应用 [J], 胡鑫磊;张国毅;赵立新;田润澜4.基于多窗口时频重排的非线性调频信号时频结构分析方法 [J], 范树凯;于凤芹;李玉5.基于改进遗传算法和Sin-Chirplet原子的调频雷达信号稀疏分解 [J], 王星;周一鹏;田元荣;陈游;周东青;贺继渊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
线性与非线性调制系统的抗噪声性能分析
线性与非线性调制系统的抗噪声性能分析摘要：本文主要是通过对线性调制系统的不同调制方式在大信噪比条件下抗噪声性能的分析，分析了解不同的解调方法下，系统的抗噪声性能。
关键词：线性调制系统性能分析抗噪声性能系统引言所谓调制就是使基带信号（调制信号）控制载波的某个（或几个）参数，使这一个（或几个）参数按照基带信号的变化规律而变化的过程。
调制后所得到的信号为已调信号或频带信号，载波是一种不含任何有用信号用来搭载基带信号的高频信号。
调制信号m（t）为连续变化的模拟量叫模拟调制，其系统称为模拟调制系统。
其调制分为幅度调制和角度调制，幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化的过程，分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）等。
幅度调制属于线性调制，它通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的搬移，一个正弦载波有幅度、频率、相位3个参量，因此，不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率和相位变化中。
这种使高频载波的频率或相位按照调制信号规律的变化而振幅恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制（PM），分别简称为调频和调相。
因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。
在分析抗噪声性能时，主要考虑的是加性高斯白噪声对系统的影响，同时也是最基本的噪声和干扰模型，又因为加性高斯白噪声被认为只对信号的接受产生影响，所以调试系统的抗噪声性能是通过解调器的抗噪声性能来衡量。
1. 线性调制系统的抗噪声性能分析1.1.AM的相干解调和非相干解调系统抗噪声性能对比分析AM信号的解调非为相干解调和非相干解调，两种解调的模型不同，所以抗噪声性能也随之不同，即分开进行讨论，先讨论相干解调系统的抗噪声性能。
AM相干解调模型框图如图1所示。
若解调器的输入信号为式中则解调器输入信号的平均功率为，解调器输入信号的平均功率为，所以AM的输入信噪比。
双曲调频信号参数
双曲调频信号参数
双曲调频信号（Hyperbolic Frequency Modulation，HFM）是一种在调频过程中频率变化非线性的信号。
它的参数包括起始频率、终止频率、调频时间以及调制指数。
下面是对这些参数的详细解释：
1. 起始频率：双曲调频信号的起始频率是调频过程中的初始频率，也可以称为基频。
它决定了信号的初始状态。
2. 终止频率：双曲调频信号的终止频率是调频过程中的最终频率。
该值通常大于起始频率，决定了信号的结束状态。
3. 调频时间：调频时间指的是从起始频率到终止频率的过渡时间。
它决定了信号的频率变化速度和调频的时间长度。
4. 调制指数：调制指数是用来控制调频过程中频率变化的非线性程度的参数。
它可以影响信号的频率变化速度和形状。
调制指数较小时，频率变化较为线性；调制指数较大时，频率变化较为非线性。
双曲调频信号的参数设置需要根据具体的应用需求和系统设计进行选择。
不同的参数组合会产生不同频率特性的信号，可以用于不同领域的信号处理和通信系统中。
雷达信号波形的基本类型
雷达信号波形的基本类型现代雷达根据其使命和技术体制的不同，分为预警雷达、火控雷达、制导雷达、导航雷达、成像雷达等多种类型。
但无论是哪种类型的雷达，其辐射信号波形都可以归为以下几种基本类型：调幅脉冲信号、线性调频和非线性调频脉冲信号、相位编码脉冲信号、连续波信号和调频连续波信号。
调幅脉冲信号是最常用、最简单、也是最重要的雷达信号之一，通常被称为常规脉冲雷达信号。
其数学表达式为s(t)=Arect(t/T)ej2πft，其中A为信号幅度，T为脉冲宽度，f为载波频率。
调幅脉冲雷达信号的波形如图2.3-3所示。
线性调频信号是一种具有大时宽带宽积的信号，可以通过非线性相位调制或线性频率调制获得。
由于线性调频信号可以获得较大的压缩比，因此在高分辨率雷达和脉冲压缩雷达等领域得到了广泛应用。
线性调频信号的数学表达式为s(t)=Arect(t/T)ej2π[ft+μt^2/2]，其中A为信号幅度，f为载波频率，T为脉冲宽度，μ=B/T为信号的调频频率，B为调制带宽。
线性调频信号有正斜率和负斜率两种基本形式，其波形和频率变化关系如图2.3-4所示。
相位编码信号因其固有特性被广泛应用于脉冲压缩技术。
连续波信号和调频连续波信号则在雷达测距和测速等方面发挥着重要作用。
一般情况下，当带宽宽度积（BT）大于等于1时，线性调频信号的特性可以用以下表达式表示：幅频特性为S_LFM(f) = A/μ^2 rect[(f-f_0)/B]，相频特性为Φ_LFM(f) = -πμ(f-f_0)^2/4，信号的瞬时频率为f_i = f_0 + μt (-T/2 ≤ t ≤ T/2)。
下图展示了带宽为1MHz，脉冲宽度为100μs的线性调频信号的时域波形、幅度谱和相频谱。
相位编码脉冲信号属于“离散调制型”信号，其编码通常使用伪随机序列。
由于其主副比较大，压缩性能好，因此备受关注。
然而，相位编码信号对XXX频移比较敏感，只适用于多普勒频率范围较窄的场合。
LFM信号调频非线性测试技术
LFM信号调频非线性测试技术
孟宪德;翼振元
【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》
【年(卷),期】1999(31)4
【摘要】表面声波（ＳＡＷ）器件所产生的大时宽大频宽的线性调频信号在脉冲
压缩雷达、逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）等设备中得到广泛的应用，其调频线性度对设备性能有着重要的影响，因此测量ＳＡＷ器件所生线性调频信号的调频线性度就成为评价该器件性能的关键技术。
信号频率是线性调制，其相位就是平方率调制，在调制时间（脉冲宽度）内，信号相位将变化几千个３６０°，在这么大的测量数
据中，使测量精度为几度十分困难。
本文利用ＨＰ８５
【总页数】4页(P66-68,73)
【作者】孟宪德;翼振元
【作者单位】哈尔滨工业大学电子与通信工程系;哈尔滨工业大学电子与通信工程
系
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.基于熵最小化的LFM信号调频率估计算法 [J], 袁园;蔡啸;郭蓓蓓
2.基于希尔伯特解调的LFM信号调频斜率的识别 [J], 高洪青
3.基于自适应降调频的LFM信号参数估计新算法 [J], 王康;敖洪;周波;周全
4.对LFM信号的阶梯波调频干扰方法 [J], 邰宁; 许雄; 韩慧; 李蒙; 曾勇虎
5.对LFM信号的阶梯波调频干扰方法 [J], 邰宁; 许雄; 韩慧; 李蒙; 曾勇虎
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调频原理及电路
教学内容：一、调频信号的产生由调频信号的频谱分析可知，调制后的，要产生调频信号就必须利用非线性调频信号中包含许多新的频率分量，因此元器件进行频率变换。
产生调频信号的方法主要有两种：直接调频和间接调频。
直接调频是用调制信号直接控制载波的瞬时频率,产生调频信号。
间接调频则是先将调制信号进行积分，再对载波进行调相，获得调频信号。
二、直接调频电路直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其不失真地反映调制信号变化规律。
（1）改变振荡回路的元件参数实现调频调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和电抗管电路。
常用的可控电感元件是具有铁氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路,而可控电阻元件有PIN二极管和场效应管。
若将这样的可控参数元件或电路直接代替振荡器振荡回路的某一元件（例如L或C）或者直接并接在振荡回路两端，这样振荡频率就会与可控参数元件的数值有关，用调制信号去控制这样元件的参数值，就能够实现直接调频。
(2）变容二极管直接调频电路1）变容二极管的特性变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压改变而变化的原理设计的一种二极管。
它的极间结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别。
不同的是在加反向偏压时,变容二管呈现一个较大的结电容。
这个结电4312容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。
正是利用了变容二极管这一特性,将变容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会明显地随调制电压而变化,从而改变振荡频率，达到调频的目的。
右图为变容二极管的反向电压与其结电容呈非线性关系2）基本原理变容二极管是振荡回路的一个组成部分，加在变容二极管上的反向电压u =V CC –VB+U(t)，结电容是振荡器的振荡回路的一部分,结电容随调制信号变化,回路总电容也随调制信号变化，故振荡频率也将随调制信号而变化。
只要适当选取变容二极管的特性及工作状态，可以使振荡频率的变化与调制信号近似成线性关系，从而实现调频。
脉压
数字式线性调频脉压--原理（3）
接 到 数 信 为 r(n)， 匹 滤 器 冲 响 为 (m n) 收 的 字 号 则 配 波 的 击 应 s 所 脉 输 为 以 压 出 ：
*
脉 的 质 匹 滤 ， 发 的 字 压 号 s(n)， 压 本 是 配 波 因 射 数 脉 信 为
[1]
，
A = r(n) s* (m n)
一 蝶 运 的 间 一 复 的 间 TB 为 次 形 算 时 ，TM 是 次 乘 时 。 因 TB 是 次 数 法 时 ， TM 也 四 为 四 实 乘 的 间 而 是 次 实 乘 的 间 所 TB=TM， 数 法 时 ， 以 WT (1+ log 2 2WT ) TM 所 有 TC ≈ 2 以 ：
据采样 定律 ，数 字化 的采样 期为 Ts=1/PW（P≥1，当 P=1 时 Ts=1/W） 周 ， 采样后 的数 字式 线性 调频信 为： 号
r(n) = I (n) + jQ(n)
πW 2 2 (n x) Ts I (n) = Acos2πf d (n x)Ts + T πW 2 2 (n x) Ts Q(n) = Asin 2πf d (n x)Ts + T 这里，t-τ=(n-x)Ts，o≤x<1，x 是 时τ为 Ts 整 倍 延 非 数 时的 余数 T = p WT 时宽 T 内 的采 样个 数为 M = ： Ts
数字式线性调频脉压--实现（7）
加权方式的选择 为降低旁瓣，必须加权；加权分时域加权 和频域加权两种，效果完全相同，但是频 域加权不必增加实时处理的运算次数，只 需用事先存储的S(k)w(k)代替S(k)即可。所 以选用频域加权。
线性调频脉压信号处理损失(1)
线性调频脉压的信噪比损失主要有两部分：加 权损失和失配损失 加权损失
5角度调制
傅里叶变换
第一类 n 阶贝塞尔函数 是调频指数 mf 的函数
SFM ( ) A J n (m f ) ( c nm ) ( c nm )
讨论
—— FM频谱和传输带宽：
m f 1时：BFM 2 f m ——窄带调频(NBFM)
相对于c的瞬时角频偏
调角信号： s (t ) A cos[ t (t )] m c PM：
(t ) K p m(t )
Kp=rad/V
FM：
d (t ) K f m(t ) dt
Kf =rad/(s•V)
2 PM与 FM的关系
若预先不知m(t)形式，能否判断已调信号是PM还是FM信号?
通信电子线路
第5讲 角度调制
非线性调制（角度调制）概念
概述
角度调制的基本概念
1 调角信号一般表达式
载波的恒定振幅
sm (t ) A cos[ct (t )]
[ct +(t)] –已调信号的瞬时相位
相对于ct的瞬时相位偏移
[ c +d(t)/dt ] –已调信号的瞬时角频率
参考 信号
鉴相器
环路 滤波器
压控
振荡器
输出 信号
锁相环系统框图
基本锁相环的构成:
锁相环的基本组成 鉴相器(PD-Phase Detector) 环路滤波器(LF-Loop Filter) 压控振荡器(VOC: Voltage Controlled Oscillater)
鉴相器是相位比较装置，用来比较 输入信号ui(t)与压控振荡器输出信号 uo(t) 的相位，它的输出电压ud(t)是对 应于这两个信号相位差的函数。
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非线性调频信号设计
非线性调频信号设计
引言
在无线通信系统中，数字信号的调制被广泛应用于信号的传输和处理。
传统的线性调频信号设计方法在一些特殊情况下会面临一些限制，无法满足通信系统的需求。
因此，非线性调频信号设计应运而生。
非线性调频信号的设计使得信号在传输和接收过程中更加灵活，能够适应不同的通信环境，并且在抗干扰能力和传输效率方面有明显的优势。
非线性调频信号的基本概念
非线性调频信号是指调制信号在调制过程中频率按照非线性函数的方式变化的一类信号。
而线性调频信号是指调制信号在调制过程中频率按照线性函数的方式变化。
例如，线性调频信号可以用简单的正弦函数表示，而非线性调频信号则需要使用复杂的非线性函数来描述其频率变化。
非线性调频信号的设计方法
1. 非线性函数的选择
非线性调频信号的设计首先需要选择合适的非线性函数，来描述信号的频率变化特性。
常用的非线性函数有二次函数、指数函数、对数函数等。
根据具体的设计要求和通信系统的特点，选择合适的非线性函数进行信号设计。
2. 调频时间区间的确定
非线性调频信号的频率变化通常在一定的时间区间内进行。
确定调频时间区间需要考虑到信号的传输效率和接收端的处理能力，避免过长或过短的调频时间对系统性能产生不利影响。
3. 频率变化规律的确定
非线性调频信号的设计还需要确定频率变化的规律，即频率如何随时间变化。
根据不同的设计要求，可以选择等速变化、非线性变化等不同的频率变化规律。
通过合理选择频率变化规律，可以提高信号的传输效率和抗干扰能力。
非线性调频信号的应用
非线性调频信号在无线通信系统中有着广泛的应用，可以应用于雷达信号处理、通信信号加密、卫星通信等领域。
1. 雷达信号处理
非线性调频信号在雷达系统中可以用于目标跟踪和目标识别。
通过将非线性调频信号作为雷达发射信号，接收到的回波信号经过信号处理后可以提取出目标特征，实现对目标的跟踪和识别。
2. 通信信号加密
非线性调频信号可以应用于通信系统的加密传输。
采用非线性调频信号作为加密信号，在传输过程中频率的非线性变化使得信号更难以被窃听者解读，从而提高了通信的安全性。
3. 卫星通信
非线性调频信号可以应用于卫星通信中，提高通信的传输能力和抗干扰能力。
卫星通信中长距离传输会面临信号衰减和干扰等问题，非线性调频信号通过设计合适的频率变化规律，可以提高信号的传输效率和抗干扰能力，增强通信的稳定性和可靠性。
总结
非线性调频信号设计是一种能够满足通信系统需求的新型调制方法。
通过选择合适的非线性函数、确定调频时间区间和频率变化规律，非线性调频信号能够在传输和接收过程中更加灵活应变，提高通信的效率和抗干扰能力。
非线性调频信号在雷达
信号处理、通信信号加密、卫星通信等领域都有着广泛的应用前景。
随着无线通信技术的不断发展，非线性调频信号设计将会得到更多的研究和应用，并为通信系统的发展带来新的机遇和挑战
综上所述，非线性调频信号设计是一种具有广泛应用前景的调制方法。
它在雷达信号处理中能够实现目标的跟踪和识别，为目标定位提供了有效手段；在通信系统中能够提高通信的安全性，增加加密传输的难度；在卫星通信中能够提高通信的传输能力和抗干扰能力，增强通信的稳定性和可靠性。
随着无线通信技术的不断发展，非线性调频信号设计将会得到更多的研究和应用，并为通信系统的发展带来新的机遇和挑战。