基于Matlab的雷达FSK波形设计
基于Matlab的雷达FSK波形设计
摘要：伴随着电磁技术的迅猛发展，各种雷达反侦察系统源源不断的出现，因此降低雷达的截获概率变得极其重要。由于跳频信号具有更高反侦查力以及更优越的低截获能力且距离分辨率只取决于跳频频率。因此，本文采用FH跳频技术进行雷达波形设计。本文以FSK信号作为基本出发点，设计不同的编码方式，包括Costas编码，以及Costas_Frank混合编码，并从信号的带宽，功率谱密度，多普勒函数，截获因子特性等方面入手探究。仿真结果显示，该雷达波形具有优越的性能。
关键词：FSK；Frank；Costas；Frank_Costas；FH跳频技术
FSK radar waveform design Based on Matlab
Student majoring in Electronic information science and technology Wang Yidan
Tutor Yang Hongbing
Abstract：With the rapid development of electromagnetism, all kinds of
anti-radar system emergging in endlessly, so it is particularly important to low
intercept performance of radar.. The frequency hopping signal has higher detection
and more high-quality low intercept ability and range resolution is independent of the
hopping bandwidth, it only depends on the hop rate. So the FH frequency hopping
technology is used in this radar waveform design. The design is based on the FSK
signal to design different ways of encoding, including Frank coding, Costas codes, as
well as Costas_Frank hybrid coding. To analysis the bandwidth of the signal, power
spectral density, doppler ambiguity function, the features of the intercept factor
analysis. The simulation results show that the radar waveform has excellent
performance.
Keywords:FSK;Frank; Costas; Costas_Frank; ,Frenquency Hopping
1 绪论
1.1课题研究背景及意义
雷达是一种用来侦查目标方相关电子讯息的现代化设备，以向空间辐射电磁波能量为主要工作形式，当发射的电磁波碰到敌方时，接收机会吸收到从敌方目的地返回来的电磁波的一些能量，当返回能量超过确定的阈值，那称为雷达可以侦测到目标。雷达于现在战争中具有无可替代作用，已经成为军事航天中的主角，同时在武器制导，目标侦测与跟踪，战场探查和测绘等方面有重大作用。但传统的雷达存在一个致命的弱点使雷达的发展停滞在一个难以突破的僵局,即发射信号有较大可能性被敌方探测并截获，同时普通雷达往往使用的也是普通发射波形,这种发射波形会生成高辐射高能量电磁波，在对敌方实行探测的同时，雷达自身也会轻松被敌方的反探测设备所拦截，当传统雷达被截获是会生成两种威胁：
（1） 降低工作能力：目标方采用干扰技术，影响雷达的监测性能，减低雷达探测目标的精确性和准确性。
（2）降低生存能力：目标方可根据雷达的运行轨迹，采用制导技术将雷达炸毁或击落，造成大额度的经济损失。
早在二十世纪初期，在日俄海战中就因为偶然开始接触电子战，在第二次世界大战中的重大事件--诺曼底登陆中，盟军采用电子战争的相关方案，有效地欺瞒敌军，为盟军准备的大规模登陆作战提供了极其精准重要的情报，这是一场对战争格局产生重要影响的典型胜利，在现代战争史上留下了光辉的一笔。随着越来越多的国家对电子战和反雷达系统的研究深入，传统雷达在军事中的地位受到了严重的威胁，为了使雷达在日益复杂的电磁环境中生存壮大起来，改进雷达的性能是十分必要的。传统的雷达亟待提升自身的低截获性能，低截获雷达被探测到的距离只需为其作用距离的三分之一至二分之一,可以减轻或消除己方被反探测，反干扰，反辐射的顾虑，提升了己方的生存能力与战斗力。
当然雷达的低截获性能不属于绝对概念，完全不可以被拦截的雷达在实际中是不存在的，低截获概率雷达设计是尽量的减弱雷达被拦截风险同时不减弱它的侦察性能，实现雷达低截获概率特性的方式有多种,主要包括[1-3]：
（1）增大天线增益，采用低旁瓣天线；
（2）管理功率,减少雷达发射时间；
（3）使用变极化、捷变频技术等；
（4）将雷达发射机安排在远离侦查接收机的相对保险范围；
（5）选择大时宽带宽信号；
（6）增大处理增益，采用相参技术。
但上述解决办法并不能应用于全部雷达，例如用雷达高度降低辐射功率，在
雷达信号处理的MATLAB仿真
11目 录
1. 设计的基本骤
..................................................... 1
1.1 雷达信号的产生 ............................................. 1
1.2 噪声和杂波的产生 ........................................... 1
2. 信号处理系统的仿真
................................................ 1
2.1 正交解调模块 .............................................. 2
2.2 脉冲压缩模块 ...............................................
2.3 回波积累模块 ...............................................
2.4 恒虚警处理（CFAR）模块 .................................... 4
结 论 ................................................................... 111 设计的基本骤
雷达是通过发射电磁信号，再从接收信号中检测目标回波来探测目标的。再接收信号中，不但有目标回波，也会有噪声（天地噪声，接收机噪声）；地面、海面和 气象环境(如云雨)等散射产生的杂波信号；以及各种干扰信号（如工业干扰，广播电磁干扰和人为干扰）等。所以，雷达探测目标是在十分复杂的信号背景下进行的，雷达需要通过信号处理来检测目标，并提取目标的各种信息，如距离、角度、运动速度、目标形状和性质等。
图3-6 设计原理图
2 信号处理系统的仿真
雷达信号处理的目的是消除不需要的信号（如杂波）及干扰，提取或加强由目标所产生的回波信号。雷达信号处理的功能有很多，不同的雷达采用的功能也有所不同，本文是对某脉冲压缩雷达的信号处理部分进行仿真。一个典型的脉冲压缩雷达的信号处理部分主要由A/D 采样、正交解调、脉冲压缩、视频积累、恒虚警处理等功能组成。因此，脉冲压缩雷达信号处理的仿真模型. 目标回波信号
FSK信号的解调与抗噪声性能分析
FSK信号的解调与抗噪声性能分析
Prepared on 21 November 2021
课程设计
课程设计名称： 通信综合
专 业 班 级 ：
学 生 姓 名 ：
学 号 ：
指 导 教 师 ：
课程设计时间： 2014年
电子信息工程专业课程设计任务书
学生姓名 专业班级 学号
题 目 2FSK信号的解调与抗噪声性能分析
课题性质 仿真 课题来源 自拟课题
指导教师 同组姓名
主要内容 用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。
任务要求 1．掌握2FSK的调制与解调的实现方法，探索并分析其抗噪声性能。
2．用MATLAB仿真设计一个2FSK信号的产生并进行调制解调的数字通信系统。
3. 遵循本系统的设计原则，理顺基带信号、传输频带及两个载频三者间相互间的关系；加深理解2FSK调制器与解调器的工作原
理，学会对2FSK工作过程进行检查及对主要性能指标进行测试的方法
参考文献 1、《MATLAB通信仿真开发手册》 国防工业出版社 孙屹
2、《现代通信系统分析与仿真－MATLAB通信工具箱》西安电子科技大学出版社 李建新
3、《现代通信原理》 清华大学出版社 曹志刚着
4、教学用“通信原理”教材
审查意见 指导教师签字：
教研室主任签字： 2014年 月
日
目录
2FSK信号的解调与抗噪声性能分析
一．课程设计的目的和意义
基本要求
掌握2FSK的调制与解调的实现方法，探索并分析其抗噪声性能；遵循本系统的设计原则，理顺基带信号、传输频带及两个载频三者间相互间的关系；加深理解2FSK调制器与解调器的工作原理，学会对2FSK工作过程进行检查及对主要性能指标进行测试的方法。
2FSK调制与解调系统设计与仿真
2FSK调制与解调系统设计与仿真
一、引言
2FSK（两频移键控）调制与解调是一种基于频率变化的数字调制与解调技术，常用于数字通信系统中。本文将介绍2FSK调制与解调系统的设计与仿真过程。
1.系统原理
a)数字信号生成：生成要传输的数字信号，可通过随机产生0和1的序列或者由外部输入得到。
b) 载波信号生成：生成两个频率分别为fc1和fc2的正弦波信号。
c)数字信号与载波信号调制：将数字信号与载波信号进行调制，根据数字信号的每一位来选择对应的载波频率。
2.仿真步骤
在MATLAB等仿真软件中，可以进行2FSK调制系统的仿真：
a)生成数字信号：生成一定长度的随机01序列或者由外部输入得到的数字信号。
b) 生成载波信号：生成两个频率分别为fc1和fc2的正弦波信号。
c)数字信号与载波信号调制：根据数字信号的每一位来选择对应的载波频率进行调制。
d)绘制调制后的信号波形。
1.系统原理 2FSK解调系统将2FSK调制的信号转换为数字信号，实现数字信号与模拟信号的转换。具体设计如下：
a)接收信号：接收被调制的信号。
b) 与载波信号相乘：将接收信号与两个频率分别为fc1和fc2的正弦波载波信号相乘。
c)预处理：去除直流分量。
d)低通滤波：通过低通滤波器滤除高频成分。
e)匹配滤波：利用匹配滤波器，分别滤出与两个载波频率相关的信号。
f)判决：根据滤波后的信号幅值大小进行判决，得到数字信号。
2.仿真步骤
在MATLAB等仿真软件中，可以进行2FSK解调系统的仿真：
a)接收信号：接收被调制的信号。
b) 与载波信号相乘：将接收信号与两个频率分别为fc1和fc2的正弦波载波信号相乘。
c)预处理：去除直流分量。
d)低通滤波器设计：设计一个合适的低通滤波器以滤除高频成分。
e)匹配滤波器设计：设计两个匹配滤波器，使其与对应载波频率相匹配。
f)与滤波后信号进行判决：根据滤波后的信号幅值大小进行判决，得到数字信号。 g)绘制解调后的信号波形。
基于MATLAB的AM信号的调制与解调
计算机类课程设计
设计题目 2FSK调制与解调系统仿真与分析
学生信息 姓名 性别 男 班级 通信1203 学号
任务要求
1. 熟悉使用MATLAIB和simulink软件环境及使用方法，包括函数，原理和方法的应用。
2. 熟悉AM调制与解调的方法。
3. 调制出AM信号的时域波形图及频域波形图。
所需实验设备、器材、软件
计算机，Matlab软件
设计与制作方案、所用方法及技术路线
本设计研究的内容是利用MATLAB中的simulink的仿真功能来实现AM的调制与解调，实现步骤如下：
1. 产生AM调制信号。
2. 对信号进行调制，产生调制信号。
3. 绘制调制及解调时域波形图和频谱图。
4. 改变采样频率后，绘制调制及解调时域波形图和频谱图。
5. 加噪后，绘制调制及解调时域波形图和频谱图，分析噪声对调制信号和解调信号的影响。
设计与制作进度
第1周：分析题目，方案设计；第2周：软件设计；第3周：系统仿真，完成设计；第四周：完成报告。
设计与制作完成情况
这4周时间里，我们完成了对AM信号调制与解调的仿真，通过改变采样频率，绘制不同的时域波形图和频谱图，然后添加噪声，绘制时域波形图和频谱图，最后分析噪声对调制信号和解调信号的影响。
设计与制作收获及总结
通过这次设计，学会了使用仿真软件 Matlab，复习了在通原课程中学习的AM调制与解调，对以后的学习和工作都起到了一定的作用，加强了动手能力和学业技能。这次课程设计我受益匪浅。
学生签字 年 月 日
设计与制作成绩（五级制）
指导老师签字 年 月 日
教研室意见
教研室主任签字 年 月 日
复合信号的分析与设计：FSK模式系统说明书
Analysis, Design and Implementation of FSK Modulate Systems
Wu ChangFu
Keywords: FSK Modulate System; FPGA; MATLAB
Abstract. The hybrid signals are the combined signals with multi-modulation mode. With
multi-modulation, the disadvantages of single-modulation (such as FSK, PSK and PPM) can be
eliminated. By taking the advantages of different modulations, the performance of range resolving,
Doppler resolving and low probability of intercept (LPI) of the signal can be improved. FSK/PSK
radar signal is the signal with both FSK and PSK modulation at one time. It is with large Bandwidth
Time product (BT), thumbtack-like ambiguity function and well ability of Anti-EMI. The FSK/PSK
signals of which the frequency-hopping and bi-phase sequences were randomly chosen often had
high side lobe level. With the simulation and analysis using MATLAB, the method of FSK
2FSK信号的频谱分析及解调的实现
《数字信号处理》
课程设计报告
题 目:2FSK信号的频谱分析及解调的实现
专 业: 信息与计算科学
学 号:
组 长:
指导教师:
成 绩:
2010年1月8日
2FSK信号的频谱分析及解调的实现
1、课程设计目的及分组
综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解。
1.2 课程设计分组
1.2.1 组长：肖 兴
组员：汪 洋 汤致鹏 匡亚兵
1.2.2 分工情况
肖 兴：课程设计全过程的监督及对各组员的协助
汪 洋: 2FSK信号的分析
汤致鹏: 设计基本原理和系统框图
匡亚兵：各单元电路设计和系统仿真
2、课程设计基本要求
（1）学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。
（2）掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。
（3）掌握功率谱的计算；
（4）掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法。
（5）学会用MATLAB对信号进行分析和处理。
3、课程设计内容
以调制信号为分析对象，对信号进行频谱分析；设计数字滤波器，对调制信号进行频域滤波，比较原信号与滤波后信号的频谱。
4、课程设计实现步骤
1、产生2FSK信号，twtStwtStecc21cos)(cos)()(，其中)()(bnnnTtgatS为基带信号，测试信号：na={11010010}；
FSK系统设计几仿真波形
实验题目:移频键控FSK调制与解调系统设计实验
一．实验目的
1．加深对数字调制中移频键控FSK调制器与解调器工作原理及电路组成的理解与掌握。
2．学会综合地、系统地应用已学到的知识，对移频键控FSK调制与解调系统电路的设计与仿真方法，提高独立分析问题与解决问题的能力。
二．实验任务与要求
构建并设计一个数字移频键控FSK传输系统，具体要求是：
主载波频率：11800HZ
载波1频率：2950HZ（四分频）
载波2频率：1475HZ（八分频）
数字基带信号NRZ：15位M序列，传输速率约为400波特。（32分频）
FSK调制器可以采用数字门电路构成电子开关电路(或集成模拟开关)与采用集成模拟乘法器，利用键控法实现。
FSK解调器可以采用非相干解调法或过零检测法实现。
传输信道不考虑噪声干扰，采用直接传输。
整个系统用EWB软件仿真完成。
三、2FSK 调制与解调系统原理与电路组成
数字频移键控是用载波的频率的变化来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制载波的频率。实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类。直接调频法和移频键控法。注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的，也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK及相位不连续的FSK之分。并分别记作CPFSK及DPFSK。
根据实验任务的要求,本次设计实验采用的是相位连续的FSK调制器与非相干解调器,其电路构成如下图
2FSK调制与解调系统电路原理图
1）2FSK调制系统设计
本次综合设计实验的调制系统主要由主载波振荡器、分频器、Ｍ序列发生器、调制器、相加器构成。其调制电路的组成框图如图1-2所示
由图可以看出，当信码为“１”时，分频链作４分频，即输出频率 图1-2 FSK 调制器电路组成框图
为2950Hz载波，信码为“０”时，分频链作８分频，输出频率为1475Hz载波。如此一来，多谐振荡器输出的载波，通过不同次数的分频，就得到了两种不同频率的输出，经相加器后，从而在输出端得到不同频率的已调信号，即FSK信号，完成了数字基带信号转换为数字频带信号的过程。
Matlab的ASK-FSK--PSK仿真
Matlab的ASK-FSK--PSK仿真
-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 免
费
文
档目 录
1.任务与要求 ....................................................................................................................................................... 4
1.1设计任务 ............................................................................................................................................... 4
1.2设计要求 ............................................................................................................................................... 4
2．设计原理 ........................................................................................................................................................ 4
2.1 二进制数字调制技术原理 ................................................................................................................... 4
FSK信号调制与解调技术
1 引 言
1.1 研究的背景与意义
现代社会中人们对于通信设备的使用要求越来越高，随着无线通信技术的不断发展，人们所要处理的各种信息量呈爆炸式地增长。传统的通信信号处理是基于冯·诺依曼计算机的串行处理方式，利用传统的冯·诺依曼式计算机来进行海量信息处理的话，以现有的技术，是不可能在短时间内完成的。而具于并行结构的信息处理方式为提高信息的处理速度提供了一个新的解决思路。
随着人们对于通信的要求不断提高，应用领域的不断拓展，通信带宽显得越来越紧张。人们想了很多方法，来使有限的带宽能尽可能的携带更多的信息。但这样做会出现一个问题，即：信号调制阶数的增加可以提升传送时所携带的信息量，但在解调时其误码率也相应显著地提高。信息量不断增加的结果可能是，解调器很难去解调出本身所传递的信息。如果在提高信息携带量的同时，能够找到一种合适的解调方式，将解调的误码率控制在允许的范围内，同时又不需要恢复原始载波信号，从而降低解调系统的复杂程度，那将是很好的。
通信技术在不断地发展，在现今的无线、有线信道中，有很多信号在同时进行着传递，相互之间都会有干扰，而强干扰信号也可能来自于其它媒介。在军事领域，抗干扰技术的研究就更为必要。我们需要通信设备在强干扰地环境下进行正常的通信工作。
目前常用的通信调制方法有很多种，如FSK、QPSK、QAM等。在实际的通信工程中，不同的调制制式由于自身的特点而应用于不同场合，而通信中不同的调制、解调制式就构成了不同的系统。如果按照常规的方法，每产生一种信号就需要一个硬件电路，甚至一个模块，那么要使一部发射机产生几种、几十种不同制式的通信信号，其电路就会异常复杂，体积重量都会很大。而在接收机部分，情况也同样是如此，即对某种特定的调制信号，必须有一个特定的对应模块电路来对该信号进行解调工作。如果发射端所发射的信号调制方式发生改变，这一解调模块就无能为力了。实际上，随着通信技术的进步和发展，现代社会对于通信技术的要求越来越高，比如要求通信系统具有最低的成本、最高的效率，以及跨平台工作的特性，如PDA、电脑、手机使用时所要求的通用性、互连性等。怎样对多种类型的信号进行智能化处理，而又不增加电路的成本、处理速度以及体积重量等，是我们目前正面临的问题。
(完整word版)2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析
(完整word版)2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析
2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析比较
引言:数字信号有两种传输方式，分别是基带传输方式和调制传输方式,即带通，在实际应用中,因基带信号含有大量低频分量不利于传送，所以必须经过载波和调制形成带通信号，通过数字基带信号对载波某些参量进行控制，使之随机带信号的变化而变化，这这一过程即为数字调制。(完整word版)2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析
数字调制为信号长距离高效传输提供保障，现已广泛应用于生活和生产中.另外根据控制载波参量方式的不同，数字调制主要有调幅（ASK），调频(FSK），调相(PSK) 三种基本形式。本次课题针对于二进制的2ASK、2FSK、2PSK进行讨论，应用Matlab矩阵实验室进行仿真,分析和修改，通过仿真系统生成一个人机交互界面，以利于仿真系统的操作。通过对系统的仿真，更加直观的了解数字调制系统的性能及影响其性能的各种因素,以便于比较，评论和改进。
关键词： 数字，载波，调制,2ASK,2FSK，2PSK，Matlab，仿真，性能，比较，分析
正文：
一 。数字调制与解调原理
1.1 2ASK
（1）2ASK
2ASK就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号"1时，传输载波;当调制的数字信号为"0"时,不传输载波。
表达式为：
001,cos)(2kkcASKaatAts当，当(完整word版)2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析
1。2 2FSK
2FSK可以看做是2个不同频率的2ASK的叠加，其调制与解调方法与2ASK差不多，主要频率F1和F2，不同的组合产生所要求的2FSK调制信号.