线性调频脉冲压缩雷达仿真
雷达脉冲压缩matlab仿真
雷达发射线性调频信号,载频10GHz,线性调频信号带宽10MHz,脉宽5us,采样率自设,两目标距离雷达5000米和5020米之巴公井开创作(1)(2)模拟两个目标的回波,并进行脉冲压缩(匹配滤波),验证脉冲压缩对改善雷达距离分辨力的作用(3)调整两个目标的间距从1米到20米,观察结果得出结论.①源代码:clear all;close all;fc=10e9;%载频B=10e6;%带宽fs=2*fc;%采样率T=5*10^-6;%雷达脉宽t=0:1/fs:10*T;s1=5000;%目标1距离s2=5020;%目标2距离c=3e8;%光速t1=2*s1/c;%雷达波从目标1回波的延时t2=2*s2/c;%雷达波从目标2回波的延时u=B/T;st=rectpuls(t,T).*exp(j*2*pi*(fc*t+u*t.^2));%发射信号sr1=rectpuls((t-t1),T).*exp(j*2*pi*(fc*(t-t1)+u*(t-t1).^2));%目标1的回波sr2=rectpuls((t-t2),T).*exp(j*2*pi*(fc*(t-t2)+u*(t-t2).^2));%目标2的回波sr=sr1+sr2;%两目标总的回波figure(1);plot(real(sr));%未压缩回波title('未压缩回波');axis([6*10^5,7.4*10^5,-2,2]);F=fftshift(fft(sr));%进行脉冲压缩Ft=F.*conj(F);f=ifft(Ft);figure(2);plot(fftshift(abs(f)));%压缩回波title('压缩回波');axis([4.9*10^5,5.1*10^5,0,2*10^5]);②运行结果:改变相对距离为1米,运行结果如下:两目标不成份辨,直到两目标相对距离为13米时,目标可清晰分辨,如下:结论:当目标的相对距离较近时,目标的未压缩回波已不能分辨出两目标的位置,这时使用脉冲压缩可以增加雷达的分辨力,但其能力也是有限的,当两目标的相对距离太近时,即使脉冲压缩也不能分辨,即脉冲压缩不能使脉宽无限小.。
线性调频(LFM)信号脉冲压缩仿真
随机信号处理实验————线性调频(LFM)信号脉冲压缩仿真姓名:***学号: **********一、实验目的:1、了解线性FM 信号的产生及其性质;2、熟悉MATLAB 的基本使用方法;3、利用MATLAB 语言编程匹配滤波器。
4、仿真实现FM 信号通过匹配滤波器实现脉压处理,观察前后带宽及增益。
5、步了解雷达中距离分辨率与带宽的对应关系。
二、实验内容:1、线性调频信号线性调频矩形脉冲信号的复数表达式为:()()2001222j f t j f t ut lfmt t u t Arect S e e ππτ⎛⎫+ ⎪⎝⎭⎛⎫== ⎪⎝⎭ ()211,210,2j ut t t t u t Arect rect t e πττττ⎧≤⎪⎪⎛⎫⎛⎫==⎨ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪>⎪⎩为信号的复包络,其中为矩形函数。
0u f τ式中为脉冲宽度,为信号瞬时频率的变化斜率,为发射频率。
当1B τ≥(即大时宽带宽乘积)时,线性调频信号特性表达式如下:0()LFM f f f B S -⎛⎫=⎪⎝⎭幅频特性: 20()()4LFM f f f u ππφ-=+相频特性:20011222i d f f t ut f ut dt ππ⎡⎤⎛⎫=+=+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦信号瞬时频率:程序如下:%%产生线性调频信号T=10e-6; %脉冲宽度B=400e6; %chirp signal 频带宽度400MHz K=B/T; %斜率Fs=2*B;Ts=1/Fs; %采样频率与采样周期N=T/Ts %N=8000t=linspace(-T/2,T/2,N); %对时间进行设定St=exp(j*pi*K*t.^2) %产生chirp signalfigure;subplot(2,1,1);plot(t*1e6,real(St));xlabel('Time in u sec');title('线性调频信号');grid on;axis tight;subplot(2,1,2)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); %对采样频率进行设定plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('线性调频信号的幅频特性');grid on;axis tight;Matlab 程序产生chirp 信号,并作出其时域波形和幅频特性,如图:2、匹配滤波器在输入为确知加白噪声的情况下,所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器,设一线性滤波器的输入信号为)(t x :)()()(t n t s t x +=其中:)(t s 为确知信号,)(t n 为均值为零的平稳白噪声,其功率谱密度为2/No 。
[RADAR][线性调频脉冲压缩]
线性调频脉冲压缩实验报告报告人:凌凯学号:201102008单位:南京14所时间:2012.03.17 实验题目:线性调频脉冲压缩实验内容:线性调频脉冲信号的带宽B为500KHz,时宽T为100μs,零中频,t0 = 0,采样频率fs = B。
实验要求:1.画出线性调频信号实部和虚部的时域图形。
2.画出线性调频信号的频谱图(FFT变换后取模,0频率在坐标中间)。
3.画出无加权的脉冲压缩波形,计算最大副瓣电平,三分贝脉冲宽度。
4.画出海明加权的脉冲压缩波形,计算最大副瓣电平,三分贝脉冲宽度。
一、对于抽样频率f s的调整实验内容中要求采样频率f s=B,本报告经过初步实验,发现该采样率偏低,画出的波形和计算出的波形参数都不够准确,故本报告将采样率改为f s=4B,将此写在报告开头,以示提醒。
调整采样率的具体理由如下:1.考虑采样定理,表面看,线性调频信号的最高调制频率为B/2,f s=B刚好是其两倍,刚好满足采样定理。
但是,由于在时域对线性调频信号加了一个矩形窗,导致实际信号的最高截止频率大于最高调制频率B/2。
在这种情况下,若采样率还取B,值得怀疑。
2.若取f s=B,对于时宽T为100μs,只能取得N=100μs1500KHz=50个点左右,点数太少,画出的波形不精确。
f s需要提高。
3.对于脉冲压缩波形,从理论上讲,其4dB脉冲宽度近似为有效频谱宽度B的倒数,即τ4dB=1B。
若取f s=B,则有采样周期T s=1B=τ4dB。
也就是说脉冲压缩波形图上,任意两点间的时间间隔都为τ4dB,这样数据中根本就不包含3dB和4dB衰减点,τ4dB的计算精度很差(如果通过在输出压缩波形中寻找4dB衰减点来计算τ4dB的话,计算结果只能是0或2T s,其相对误差都是100%,毫无精度可言,τ3dB的计算精度就更糟糕了)。
故f s需要提高,且f s越大,τ的计算精度越高。
4.再考虑线性调频信号的谱图,经FFT后角频率范围是−π,π,对应的频率范围是−f s2,f s2,而线性调频信号的能量主要集中在−B2,B2频率区间。
雷达脉冲压缩信号仿真分析
3.1 巴克码的产生和压缩原理
巴克码是由实验得到的二相编码信号,经过压缩的波形 即自相关函数为:
N N
- T ≤t≤ T 2 2
+T 2
(4)
T 取其它值时 s(t)=0; 其频谱函数为: s (ω)=
R(τ) =Σai ai+τ=N
i = 1
R(τ) =Σai ai+τ=0or±1 (τ≠0) (9)
下面给出线性调频信号的时域波形图和幅频特性 。采用 调频斜率 K=2*1012Hz/s, 的仿真参数是: 脉冲宽度 T=20 微秒, 中心频率 f0=0MHz,采样率 fs=100MHz,由此,其起始频率 f1=- 20MHz, 终止频率 f2=20MHz, 带宽 B=40MHz, 时宽带宽积 =B*T=800, 如图 4。
2009 第 5 期
33
R
可靠性分析 eliability Analys is 性调频信号的带宽; T 为脉冲宽度, 所以时宽带宽积为 TB。为 了讨论方便, 将振幅归一化, 则发射信号 (或不考虑多普勒效 应的回波信号 ) 可以写成下列形式: s(t)=cos(ω0 (t)+ 1 μt2 ) 2
ห้องสมุดไป่ตู้
参考文献:
[1] 田第木,戴正武,张振贵.大型发射管使用维修手册[M].北京: 中国广播电视出版社. [2] 郭宝玺 .大功率新型短波发射机射放技术 [M]. 北京: 广播电 影电视部无线电台管理局.
5、 结束语
大功率金属陶瓷四极管由于制造材料及结构等方面的原 因, 其负阻效应是难以避免的。在日常的技术维护工作当中,
4 结束语
文章详细介绍了线性调频和相位编码脉冲压缩原理, 给 出了信号仿真结果, 在所有脉冲压缩技术中, 线性调频是最早 的和发展最成熟的一种,它可提高检测性能同时保持较高距 相位编码技术中, 二相编码技术可以获得极高的脉 离分辨力。 冲压缩比, 已经在新体制雷达中广泛应用。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析【摘要】本文主要探讨了线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析。
首先介绍了线性调频脉冲压缩技术的基本概念,然后详细分析了其在雷达系统中的应用场景和原理。
接着对线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的优势进行了深入分析,包括分辨率提高、抗干扰能力强等方面。
最后通过案例分析,展示了线性调频脉冲压缩技术在实际雷达系统中的应用效果。
结论部分总结了本文研究的成果,并对未来的研究方向进行了展望。
通过本文的研究,可以更加全面地了解线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的重要作用,为雷达系统的应用和研究提供了有益的借鉴。
【关键词】线性调频脉冲压缩技术、雷达系统、应用分析、优势、原理分析、案例分析、结论、展望1. 引言1.1 引言:线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析雷达技术作为现代军事和民用领域中必不可少的一种探测手段,其性能的提升对于数据的准确性和处理效率起着至关重要的作用。
线性调频脉冲压缩技术作为雷达系统中常用的信号处理方法之一,具有压缩脉冲频带宽度、提高距离分辨率和抑制干扰的优势,因此在雷达系统中得到广泛应用。
本文将从线性调频脉冲压缩技术的概述、雷达系统中的应用场景、原理分析、优势分析以及案例分析等方面展开探讨。
首先介绍线性调频脉冲压缩技术的基本概念和发展历程,然后探讨该技术在不同雷达系统中的具体应用场景及优势。
接着对线性调频脉冲压缩技术的原理进行深入分析,揭示其在信号处理过程中的作用机制。
随后,分析该技术在雷达系统中相对于传统方法的优势所在,说明其在实际应用中的重要性。
通过案例分析展示线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的实际效果和应用价值。
通过本文的分析,可以更好地了解线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用特点,为雷达技术的进一步发展提供参考和借鉴。
2. 正文2.1 线性调频脉冲压缩技术概述线性调频脉冲压缩技术是一种常见的雷达信号处理技术,通过在发射信号中施加线性调频脉冲,然后在接收端对接收到的信号进行相关运算,可以提高雷达系统的分辨率和目标检测能力。
线性调频脉冲压缩雷达信号干扰仿真研究
线性调频脉冲压缩雷达信号干扰仿真研究作者:张斌张英波来源:《现代电子技术》2008年第07期摘要:脉冲压缩雷达作为一种抗干扰能力很强的新型雷达受到了广泛的关注,如何对其进行有效干扰是一项亟需解决的课题。
在对线性调频脉冲压缩雷达信号分析的基础上,研究了噪声干扰、脉冲干扰、频移干扰、延时干扰对该雷达信号的干扰效果,通过计算输入、输出信干比比较了不同干扰的干扰效果。
通过仿真,给出了最佳的干扰信号样式。
关键词:线性调频;脉冲压缩;噪声干扰;脉冲干扰;频移干扰;延时干扰中图分类号:TN95文献标识码:A文章编号:1004-373X(2008)07-011-A Simulated Study on Jamming of LFM Pulse-(1.College of Electro.&Inform.,Jiangsu University of Science &Abstract:Pulse-compression radar,as a strong anti-jamming capability of new radar has been widespread concerned,and how effective interference is an urgent need to address the issue.Based on analysis of LFM Pulse-compression radar signal,study on the effect of noise jamming,pulse jamming,shift-frequency jamming and time-delay jamming to jam the LFM pulse-radar signal.By calculating the SNR of input and output,comparing the different effects ofKeywords:LFM;pulse-compression;noise-jamming;pulse-jamming;shift-frequency jamming;time-delay jamming脉冲压缩是指发射宽编码脉冲并对回波进行处理获得窄脉冲,因此脉冲压缩雷达既保持了窄脉冲的高距离分辨力,又能获得宽脉冲的强检测能力。
线性调频脉冲压缩雷达仿真
一. 线性调频(LFM )信号脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率。
这种体制采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率,保证足够大的作用距离;而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲,以提高距离分辨率,较好的解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。
脉冲压缩雷达最常见的调制信号是线性调频(Linear Frequency Modulation )信号,接收时采用匹配滤波器(Matched Filter )压缩脉冲。
LFM 信号(也称Chirp 信号)的数学表达式为:22()2()()c K j f t t t s t rect Te π+= (2.1)式中c f 为载波频率,()t rect T为矩形信号,11()0,t t rect TT elsewise⎧ , ≤⎪=⎨⎪ ⎩(2.2) BK T=,是调频斜率,于是,信号的瞬时频率为()22c T T f Kt t + -≤≤,如图 2.1图2.1 典型的chirp 信号(a )up-chirp(K>0)(b )down-chirp(K<0)将2.1式中的up-chirp 信号重写为:2()()c j f ts t S t e π= (2.3)式中,2()()j Kt t S t rect e Tπ= (2.4) 是信号s(t)的复包络。
由傅立叶变换性质,S(t)与s(t)具有相同的幅频特性,只是中心频率不同而以,因此,Matlab 仿真时,只需考虑S(t)。
以下Matlab 程序产生2.4式的chirp 信号,并作出其时域波形和幅频特性,如图2.2。
%%demo of chirp signalT=10e-6; %pulse duration10usB=30e6; %chirp frequency modulation bandwidth 30MHz K=B/T; %chirp slopeFs=2*B;Ts=1/Fs; %sampling frequency and sample spacingN=T/Ts;t=linspace(-T/2,T/2,N);St=exp(j*pi*K*t.^2); %generate chirp signalsubplot(211)plot(t*1e6,real(St));xlabel('Time in u sec');title('Real part of chirp signal');grid on;axis tight;subplot(212)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N);plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('Magnitude spectrum of chirp signal');grid on;axis tight;仿真结果显示:图2.2:LFM信号的时域波形和幅频特性二. L FM 脉冲的匹配滤波信号()s t 的匹配滤波器的时域脉冲响应为:*0()()h t s t t =- (3.1)0t 是使滤波器物理可实现所附加的时延。
LFM脉冲压缩雷达仿真
Page 3线性调频(LFM )脉冲压缩雷达仿真一. 雷达工作原理雷达是Radar (RAdio Detection And Ranging )的音译词,意为“无线电检测和测距”,即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置,这也是雷达设备在最初阶段的功能。
典型的雷达系统如图1.1,它主要由发射机,天线,接收机,数据处理,定时控制,显示等设备组成。
利用雷达可以获知目标的有无,目标斜距,目标角位置,目标相对速度等。
现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念,使它具有对运动目标(飞机,导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。
雷达的应用越来越广泛。
图1.1:简单脉冲雷达系统框图雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形(Radar Waveform ),然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去,遇到目标后,电磁波一部分反射,经接收天线和收发开关由接收机接收,对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。
假设理想静止点目标与雷达的相对距离为R ,为了探测这个目标,雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播,经过时间R 后电磁波到达目标,照射到目标上的电磁波可写成:()Rs t C -。
电磁波与目标相互作用,一部分电磁波被目标散射,被反射的电磁波为()Rs t Cσ⋅-,其中σ为目标的雷达散射截面(Radar Cross Section ,简称RCS ),反映目标对电磁波的散射能力。
再经过时间R C 后,被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs t Cσ⋅-(t 时刻接受到的信号是t-2R/C 时刻发射的信号,回波是发射波右移再经幅度变换的结果)。
如果将雷达天线和目标看作一个系统,便得到如图1.2的等效,而且这是一个LTI (线性时不变)系统。
图1.2:雷达等效于LTI 系统等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1()()Miii h t t σδτ==-∑ (1.1)M 表示目标的个数,i σ是目标散射特性,i τ是光速在雷达与目标之间往返一次的时间,2ii R cτ=(1.2) 式中,i R 为第i 个目标与雷达的相对距离。
雷达脉冲压缩信号仿真分析
4 结束语
文章详细介绍了线性调频和相位编码脉冲压缩原理, 给 出了信号仿真结果, 在所有脉冲压缩技术中, 线性调频是最早 的和发展最成熟的一种,它可提高检测性能同时保持较高距 相位编码技术中, 二相编码技术可以获得极高的脉 离分辨力。 冲压缩比, 已经在新体制雷达中广泛应用。
Td T
度, 故采用长的二进制就能得到大的时宽带宽积。 二相编码信 图 4 LFM 信号时域波形和幅频特性 线性调频信号具有可以选择的时宽带宽积,其时宽 T 和 带宽 B 都可以做的很宽, 目前, 线性调频脉冲压缩雷达的时宽 带宽积可以达几千甚至几万。 号码元序列示意图时域波形示意图如图 6。
3 相位编码脉冲压缩信号乙- T 2cos (ω 0
(t)+ 1 μt2 )exp (- jωt)dt= 1 2 2
乙
- T 2
(ω0- ω)t+ 1 μt2 ]}dt 2 仅考虑正频谱分量, 经推导得:
s+(ω)= 1 2 π (ω0- ω)2
0
姨 μ exp(- j 2μ ){(C(X )+C(X ))+j(S(X )+S(X ))} X = BT (1- 2(f - f) ) X = BT (1+ 2(f - f) ) 式中: B B 姨2 姨2 C(X)= 乙 cos πy dy S(X)= 乙 sin πy dy 2 2
i = 1
可见它的主峰高度为 N (码数) , 旁峰为 1, 它是一种优良 exp {- j[ (5) 编码。 为了实际需要, 人们把旁瓣峰值不大于 2~3 的码组作为 推广的巴克码来用。对信号 s(t)的匹配滤波器的脉冲响应函数 为 h(t)=s(t0- t)。对于七位巴克码, 编码形式为 +++- - +- , 七位巴 克码经压缩网络后输出的压缩脉冲如图 5。 (6)
基于线性调频脉冲压缩雷达干扰仿真分析
基于线性调频脉冲压缩雷达干扰仿真分析班级:09电子2班姓名: 学号:指导教师:摘要:脉冲压缩雷达,作为一种抗干扰能力很强的雷达,越来越受到广泛的关注,如何对其进行有效的干扰是一项亟需解决的课题。
从系统的角度出发研究了对脉冲压缩雷达的干扰问题。
发现影响干扰效果的因素很多,必须采用系统仿真的方法对脉冲压缩雷达干扰效果进行准确评估,该文对此进行了初步尝试。
通过噪声干扰、噪声调幅干扰和移频干扰对脉冲压缩雷达的干扰仿真得出了一些有意义的结论。
关键词:雷达干扰脉冲压缩雷达线性调频系统仿真脉冲压缩是指发射宽编码脉冲并对回波进行处理后获得的窄脉冲,因此脉冲压缩雷达既保持了窄脉冲的高距离分辨率,又具有宽脉冲的强检测能力。
脉冲压缩雷达常用的信号包括线性调频信号、非线性调频信号和相位编码信号,其中线性调频信号对多普勒频移不敏感,是在工程上应用最广泛、技术最成熟的一种脉冲压缩信号。
它的优点是:对多普勒频移不敏感;缺点是: (1)具有较大的距离和多普勒交叉耦合, (2)通常要进行加权处理使压缩脉冲时间副瓣降低到允许的电平[ 1 ] 。
线性调频脉冲压缩实质上就是对回波进行频率延迟,低频信号部分延迟时间长,高频信号部分延迟时间短,从而使脉宽为T的宽脉冲压缩为窄脉冲τ。
压缩比D = T /τ,如果不考虑损耗,压缩后的脉冲幅度将变为原来的D倍。
由于脉冲压缩比可以作得很大,所以脉冲压缩雷达的抗干扰能力很强,文献[ 2, 3 ]分别从脉冲压缩信号的特征分析方面研究了对抗脉冲压缩雷达的干扰方式。
实际上,脉冲压缩雷达信号处理还采取了其他措施(如限幅和相干积累等) ,这些措施对于提高脉冲压缩雷达的抗干扰能力也有一定的帮助。
雷达干扰是指抗敌或欺骗对方对方雷达设备,使其效能降低或丧失的电子干扰。
可分为压制性干扰和欺骗性干扰。
在现在战争环境下,给现代武器系统提出了新的要求。
那就是雷达必须要面对复杂的电磁环境。
雷达干扰在面对各种干扰的情况下,其雷达工作性能不在等效于无干扰条件下的工作性能。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析1. 引言1.1 引言线性调频脉冲压缩技术是一种在雷达系统中广泛应用的信号处理技术,通过对发射信号进行线性调频,再对接收信号进行压缩处理,可以有效提高雷达系统的分辨率和目标检测能力。
本文将对线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用进行深入分析。
背景意义线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用具有重要的意义。
它可以提高雷达系统的目标分辨能力,使得雷达能够更准确地识别和跟踪目标。
通过脉冲压缩处理,可以在保持较短脉冲宽度的提高信噪比,增强雷达系统的灵敏度和抗干扰能力。
深入研究线性调频脉冲压缩技术的应用,对于提升雷达系统的性能和效率具有重要意义。
1.2 背景线性调频脉冲压缩技术是一种通过改变脉冲信号的频率来实现信号压缩的技术,其基本原理是通过发射一种特定频率范围内的线性调频脉冲信号,然后接收回波信号并进行相干处理,从而实现对目标的高分辨率探测。
与传统的脉冲雷达相比,线性调频脉冲压缩技术具有更高的分辨率和抗干扰能力,可以有效提高雷达系统的性能。
在现代雷达系统中,线性调频脉冲压缩技术被广泛应用于各种类型的雷达,包括陆基雷达、舰载雷达和空载雷达等。
通过结合其他先进的雷达技术,线性调频脉冲压缩技术可以进一步提高雷达系统的性能和功能,实现更加精确和可靠的目标探测和跟踪。
随着雷达技术的不断发展和完善,线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用前景将更加广阔。
1.3 意义线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用具有重要的意义。
这项技术能够在保持较低的硬件成本的情况下实现高分辨率的目标检测和辨识,极大地提高雷达系统的性能。
线性调频脉冲压缩技术能够有效地增强雷达系统的抗干扰能力,提高系统的可靠性和稳定性。
这项技术还可以实现远距离目标的探测和跟踪,有助于提升雷达系统在远程监控和情报收集等方面的应用能力。
线性调频脉冲压缩技术的应用可以极大地提升雷达系统的性能表现,拓展其在军事、民用、科研等领域的广泛应用前景。
适合雷达初学者:线性调频脉冲雷达仿真实验教程(含MATLAB代码和教程)
适合雷达初学者:线性调频脉冲雷达仿真实验教程(含MATLAB代码和教程)今天给大家分享的是一个脉冲雷达MATLAB仿真小实验,这个实验是调皮哥刚进研究生时学习的入门教程,比较简单,特别适合于初学者。
同时这个也是研究生一年级里面的实验课程,不过现在这个课程已经更新了,更新之后的内容就是调皮哥之前说的采用TI毫米波雷达那个,是由调皮哥亲自帮助导师设计的,现在那个课程已经上了两年多了,今年又更新了一些内容。
虽然这个脉冲雷达MATLAB仿真小实验经过了十多年的时间现在已经退出了历史的舞台,但是其内容依旧适合大家学习。
就在之前,有读者向我咨询有没有相关的内容,于是我就准备今天给大家分享,,希望早一些帮助到大家,文末提供了下载方式。
这个小实验内容不多,两个程序,一份报告,报告是调皮哥自己的课程作业。
MATLAB程序主要完成16个调频脉冲信号的产生、脉冲压缩、MTI、MTD、CFAR等信号处理算法,共计200多行。
报告的内容就是对实验内容的解析和分析,大家可以参照理解和学习,因此我就不再对代码进行一一解释了,代码中也有一些注释,相信大家花点功夫应该能够看得懂的。
具体内容大家可以详细见教程,这里就不再进行过多的论述。
后续还有几个小问题,可以分享给大家:(1)线性调频信号的特点。
为什么选用线性调频信号?答:线性调频信号的频率随时间呈线性变化,选用线性调频信号可以增大发射信号的带宽,提高平均发射功率,同时又有较高的距离分辨率。
(2)为什么要做脉冲压缩答:为了获得大的作用距离和具有很高的距离分辨率。
(3)时域脉压和频域脉压分别怎么做?答:通过对发射信号进行序列反转、取共轭操作即可得到脉冲压缩系数。
时域脉冲压缩处理是对回波信号与脉冲压缩系数进行卷积。
频域是先对回波信号和脉压系数做FFT,点乘之后在做IFFT(逆快速傅里叶变换)。
(4)PC(脉冲压缩)结束后三个目标高度为什么不一样,呈什么变化,为什么?答:第一个脉冲有部分处于闭锁期,因此幅度较小。
【豆丁推荐】-线性调频脉冲压缩雷达仿真研究
收稿日期:2008-10-05; 修回日期:2008-12-14基金项目:空军工程大学学术(联合)基金项目线性调频脉冲压缩雷达仿真研究廖建国1 李永2 李继杰2(1.中国人民解放军94907部队,南昌330013;2.中国人民解放军95037部队,武汉430000) 摘 要 文章分析了线性调频(LF M )脉冲压缩雷达的工作原理,对LF M 信号及其匹配滤波输出信号进行了仿真,验证了理论分析的正确性,进而对LF M 脉冲压缩雷达系统进行仿真,得出LF M 信号可有效解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。
关键词 匹配滤波 线性调频(LF M ) Matlab 仿真0 引 言 研制或对现有雷达系统进行试验通常面临周期长、投资大等诸多问题,而最后的性能指标能否达到要求也存在不确定性。
用数学建模对雷达系统加以描述,最后利用计算机进行仿真计算,可以在较短的周期内使用较低的成本对将要研制的项目有一个科学的评估,从而缩短研制周期、降低风险。
文章采用Si m ulink 仿真软件,对线性调频脉冲压缩雷达进行了相关仿真,其内容包括仿真采用的原理模型、基于Si m ulink 的仿真实现方法等。
通过对结果的分析及比较,得出了线性调频(LF M )信号可有效解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾,从而为应用LF M 信号提高雷达效能提供了理论基础和指导。
1 LF M 脉冲压缩雷达工作原理[1] LF M 脉冲压缩雷达的工作原理图如图1所示。
如果将雷达天线和目标看作一个系统,可得到如图2的等效LTI (线性时不变)系统。
等效LTI 系统的冲击响应可写成:h (t )=∑Mi =1σiδ(t -τi)(1)式中,M 为目标的个数,σi 为目标散射特性,τi 是光速在雷达与目标之间往返一次的时间:τi =2R ic(2)式中,R i 为第i 个目标与雷达的相对距离。
雷达发射信号s (t )经过该LTI 系统,得到输出信号(即雷达的回波信号)s r (t ):S r (t )=s (t )3h (t )=s (t )3∑Mi =1σiδ(t -τi)=∑Mi =1σis (t -τi)(3)2 LF M 信号 脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距952010年第2期空间电子技术S PAC E ELEC TRON I C TECHNOLO GY离分辨率。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析线性调频脉冲压缩技术(Linear Frequency Modulated Continuous Waveform Compression,简称LFMCW)是一种常用于雷达系统中的信号处理技术。
LFMCW技术通过在发送端连续变化载频频率,然后在接收端进行脉冲压缩处理,达到提高雷达系统性能的目的。
LFMCW技术在雷达系统中有以下几个应用:1. 目标测距:LFMCW雷达通过连续变化载频频率,在接收端可以通过测量脉冲压缩后的信号到达时间来计算目标距离。
由于脉冲压缩技术可以实现较高的距离分辨率,因此LFMCW雷达对目标的准确测距非常有效。
2. 目标速度测量:利用LFMCW雷达在发送过程中持续改变载频频率,接收到的回波信号会受到多普勒频移的影响。
通过测量回波信号的频率差异,可以计算出目标的径向速度。
这种技术可以应用在雷达测速、交通流量检测等领域。
3. 目标角度测量:LFMCW雷达可以通过改变载频频率的方式,通过测量回波信号的相位差异来计算目标的角度信息。
这是因为目标的位置不同会导致回波信号的相位差异。
LFMCW雷达可以实现对目标的方位角和俯仰角的测量。
4. 多目标分辨:LFMCW雷达通过改变载频频率的方式,在接收端可以对回波信号进行不同的频率切片,从而实现对多个目标的同时探测和跟踪。
利用多目标跟踪算法,LFMCW雷达可以将不同目标的回波信号分离,实现对多个目标的高精度测量和跟踪。
5. 抗多径干扰能力:LFMCW雷达的脉冲压缩技术可以有效地抑制多径干扰。
当雷达信号在发射和接收过程中受到多个路径的反射时,回波信号会叠加形成干扰。
通过脉冲压缩技术,可以有效地将干扰信号分离出来,提高雷达系统的抗多径干扰能力。
LFMCW技术在雷达系统中可以实现目标测距、速度测量、角度测量、多目标分辨和抗多径干扰等功能。
这种技术不仅提高了雷达系统的性能和测量精度,还具有较低的成本和较小的体积。
对线性调频脉冲压缩雷达的干扰研究与仿真分析
A s a tL M P dr r c l, hf ̄ q e c m igpic l adcn o t njm igpic— bt c : F Cr a pi i e si eu ny a m n r i e n ovl i m n r i r a np t j np uo a n pea n l e .Wi i ua o ,ii vri a jm n f c wlb e e r g o bn g l r aa zd e y t s li h m t n t s eie t t a mi ef t i eb t r ho hcm ii fd h g e l t t u n
频率捷 , 降低 干 扰 功率 要 求 。通 过 改 变视 频 信
收 稿 日期 :0 8— 4—2 ; 回 日期 :0 8—0 20 0 5修 20 6—1 9
C" 。相 当于距 离分 辨力增 加 了 D 倍 。 Z 线 性调 频脉 冲压缩 雷达 的简化框 图如 图 1 。
r 要得 到很 远 的探 测距 离 , 须 增 加 雷达 的发 射 , 必
脉宽 。雷达 的距 离分 辨率取 决 于雷达 发射 信号 的 带宽 B, 数 学 关 系 式 为 = 其
二 D 1
, 常 规 雷 达 来 对
对截 获 的雷达 信 号 进 行 移频 调 制 , 后 放 大 辐射 然 出去 , 欺骗 雷达 的测距 系 统 。卷积 干 扰 主要 工作 原理 是干 扰机 截 获 雷 达信 号 后 与 视频 信 号 卷 积 ,
大作业-雷达线性调频脉冲压缩地原理及其MATLAB仿真
线性调频(LFM)脉冲压缩雷达仿真概述:雷达工作原理雷达是Radar(RAdio Detection And Ranging)的音译词,意为“无线电检测和测距”,即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置,这也是雷达设备在最初阶段的功能。
它是通过发射电磁波并接收回波信号,在后端经过信号处理将目标的各种特性分析出来的一个复杂的系统。
其中,雷达回波中的可用信息包括目标斜距,角位置,相对速度以及目标的尺寸形状等。
典型的雷达系统如图1.1,它主要由发射机,天线,接收机,数据处理,定时控制,显示等设备组成。
利用雷达可以获知目标的有无,目标斜距,目标角位置,目标相对速度等。
现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念,使它具有对运动目标(飞机,导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。
雷达的应用越来越广泛。
图1.1:简单脉冲雷达系统框图一.线性调频(LFM)脉冲压缩雷达原理雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形(Radar Waveform),然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去,遇到目标后,电磁波一部分反射,经接收天线和收发开关由接收机接收,对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。
s t,电磁波假设理想点目标与雷达的相对距离为R,为了探测这个目标,雷达发射信号()以光速C 向四周传播,经过时间R C 后电磁波到达目标,照射到目标上的电磁波可写成:()Rs t C -。
电磁波与目标相互作用,一部分电磁波被目标散射,被反射的电磁波为()Rs t Cσ⋅-,其中σ为目标的雷达散射截面(Radar Cross Section ,简称RCS ),反映目标对电磁波的散射能力。
再经过时间R C 后,被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs t C σ⋅-。
如果将雷达天线和目标看作一个系统,便得到如图1.2的等效,而且这是一个LTI (线性时不变)系统。
图1.2:雷达等效于LTI 系统等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1()()Miii h t t σδτ==-∑ (1.1)M 表示目标的个数,i σ是目标散射特性,i τ是光速在雷达与目标之间往返一次的时间,2ii R cτ=(1.2) 式中,i R 为第i 个目标与雷达的相对距离。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析
线性调频脉冲压缩(Linear Frequency Modulated Pulse Compression,LFMC)技术
是一种常用于雷达系统中的信号处理技术。
它通过将短脉冲信号调频,然后在接收端进行
解调和压缩,从而实现对目标回波信号的高分辨率测量和目标检测。
1. 高分辨率测量:线性调频脉冲压缩技术可以通过压缩脉冲信号的时间宽度,提高
雷达系统对目标距离分辨率。
通过调整脉冲信号的调频斜率和脉冲宽度,可以实现对不同
距离目标的分辨能力。
2. 目标检测:线性调频脉冲压缩技术可以通过对接收到的回波信号进行解调和压缩,从而增强目标回波的信噪比,提高目标检测能力。
通过调整压缩滤波器的参数,可以选择
性地压制背景噪声,进一步提高目标检测的可靠性。
3. 抗干扰能力:线性调频脉冲压缩技术具有良好的抗多径干扰的能力。
由于调频信
号具有较大的带宽,相对于信号传播路径中的多径传播,调频信号的时间展宽更大,使得
不同路径上的回波信号能够分离开来,减小了多径干扰对目标测量的影响。
4. 多普勒频移估计:线性调频脉冲压缩技术可以通过对接收回波信号的频谱分析,
提取出目标相对于雷达系统的多普勒频移信息。
这对于目标的运动状态估计和目标分类具
有重要的意义。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用十分广泛,可以实现高分辨率测量、目标
检测、抗干扰能力、多普勒频移估计和同时任务处理等功能。
它在军事、民用以及科研领
域都有着重要的地位和价值。
线性调频信号脉冲压缩仿真与分析
为 率 化 ; 为 宽 r()矩 函 , 频 变 率 B 带 ;c 为 形 数 其 e寺 t
容 量等 因素 的限制 ,只 能有一 定 范围 。在 发射 机 平均 功 率允许 的条 件下 ,可 以用增 大脉 冲宽度 的办 法来 提
高信 号 能量 。但 应该 注意 ,在 简 单 矩 形 脉 冲条 件 下 , 脉 冲宽度 直接 决定距 离分 辨力 。为保 证上 述指 标 ,脉 冲宽 度 的增 加会 受到 明显 的 限制 。提 高雷 达 的探测 能 力和 保证必 需 的距离 分辨力 这对 矛盾 ,在 简单 脉 冲信
移 不敏感 ,且技 术成 熟 ,所 以越 来越 多 的雷达 系统 中
采用 线性 调频信 号作 脉压 信号 。
r(e2 譬) ㈩ e÷x盯 ) c )(( t p
式 中 ,A为幅度 ;r为 脉 冲宽 度 ; o 载频 ;K=B r f为 /
1 线 Байду номын сангаас 调频 信 号
早期 脉 冲 雷 达 所 用 信 号 ,多 是 简 单 矩 形 脉 冲 信 号 。这 时脉 冲信 号 能 量 E =P丁 ,其 中 ,P 为 脉 冲 功
号 中很难解 决 ,这就 有必 要去 寻找 和采 用较 为 复杂 的 信号 形式 J 。 线性调 频信 号是 通过非 线性 相位调 制或 线性 频 率 调 制 获得大 时宽 带宽 积 。设 雷达 发射信 号为
现 代雷达 信号处 理 中常用 的脉 冲压缩 信 号主 要有 线性调 频信号 ( F 、巴克码信 号 、多相码 信号 、非 L M) 线性调频 信号 等几类 。由于线性 调频 信号 的 产生 和处 理均较容 易 ,其 压缩 脉 冲的形状 和信 噪 比对 多普 勒频
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析雷达(Radar)是一种利用电磁波原理来探测目标位置与运动状态的技术。
线性调频脉冲压缩技术(Linear Frequency Modulated Pulse Compression,简称LFMPC)是雷达系统中常用的信号处理技术之一,它通过变化脉冲信号的频率来提高雷达的分辨率和探测性能。
本文将从原理、应用和优势三个方面对线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用进行分析。
线性调频脉冲压缩技术的原理是基于脉冲压缩的概念。
脉冲压缩是指将较宽的脉冲信号在时域上进行压缩,从而在频域上获得更好的分辨率和距离分辨率。
线性调频脉冲压缩技术通过线性调频信号来实现脉冲压缩。
具体而言,脉冲信号的频率随时间线性变化,这种信号可以通过傅里叶变换得到频谱,将其与接收到的信号进行相关运算,即可得到压缩后的信号。
压缩后的信号具有更窄的带宽和更长的脉冲宽度,从而提高了信号的分辨率和目标的探测能力。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中有广泛的应用。
线性调频脉冲压缩技术可以提高雷达系统的距离分辨率。
由于线性调频信号具有较宽的带宽,可以使得雷达系统能够更准确地测量目标与雷达之间的距离,从而提高雷达系统的分辨率。
线性调频脉冲压缩技术还可以提高雷达系统的速度分辨率。
线性调频信号的频率变化率与目标的速度成正比,通过测量返回信号的频率变化率,可以准确地估计目标的速度。
而且,线性调频脉冲压缩技术还可以提高雷达系统的抗干扰能力。
由于线性调频信号的频率变化比较大,相邻频率之间的干扰信号在相关运算中会被抵消,从而提高了系统对干扰的抑制能力。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中具有一些优势。
线性调频脉冲压缩技术具有较高的距离分辨率和速度分辨率,能够提供更精确的目标测量结果。
由于线性调频脉冲压缩技术能够提高系统的抗干扰能力,使得雷达系统在复杂电磁环境下仍能稳定工作。
线性调频脉冲压缩技术的硬件实现相对简单,成本相对较低,适用于各种不同类型的雷达系统。
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一. 线性调频(LFM )信号脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率。
这种体制采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率,保证足够大的作用距离;而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲,以提高距离分辨率,较好的解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。
脉冲压缩雷达最常见的调制信号是线性调频(Linear Frequency Modulation )信号,接收时采用匹配滤波器(Matched Filter )压缩脉冲。
LFM 信号(也称Chirp 信号)的数学表达式为: 22()2()()c K j f t t t s t rect Te π+= (2.1) 式中cf 为载波频率,()trect T为矩形信号, 11()0,t t rect T T elsewise ⎧ , ≤⎪=⎨⎪ ⎩(2.2) B K T=,是调频斜率,于是,信号的瞬时频率为()22c T T f Kt t + -≤≤,如图 2.1图2.1 典型的chirp 信号(a )up-chirp(K>0)(b )down-chirp(K<0)将2.1式中的up-chirp 信号重写为:2()()c j f t s t S t eπ= (2.3) 式中,2()()j Kt t S t rect e Tπ= (2.4) 是信号s(t)的复包络。
由傅立叶变换性质,S(t)与s(t)具有相同的幅频特性,只是中心频率不同而以,因此,Matlab 仿真时,只需考虑S(t)。
以下Matlab 程序产生2.4式的chirp 信号,并作出其时域波形和幅频特性,如图2.2。
%%demo of chirp signalT=10e-6; %pulse duration10usB=30e6; %chirp frequency modulation bandwidth 30MHz K=B/T; %chirp slopeFs=2*B;Ts=1/Fs; %sampling frequency and sample spacingN=T/Ts;t=linspace(-T/2,T/2,N);St=exp(j*pi*K*t.^2); %generate chirp signalsubplot(211)plot(t*1e6,real(St));xlabel('Time in u sec');title('Real part of chirp signal');grid on;axis tight;subplot(212)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N);plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('Magnitude spectrum of chirp signal');grid on;axis tight;仿真结果显示:图2.2:LFM信号的时域波形和幅频特性二. L FM 脉冲的匹配滤波信号()s t 的匹配滤波器的时域脉冲响应为:*0()()h t s t t =- (3.1)0t 是使滤波器物理可实现所附加的时延。
理论分析时,可令0t =0,重写3.1式,*()()h t s t =- (3.2)将2.1式代入3.2式得:22()()c j f t j Kt th t rect e e T ππ-=⨯ (3.3 )图3.1:LFM 信号的匹配滤波如图3.1,()s t 经过系统()h t 得输出信号()o s t , 2222()()()()*()()()()()()()c c o j f u j f t u j Ku j K t u s t s t h t s u h t u du h u s t u du u t u e rect e e rect e du T T ππππ∞∞-∞-∞∞----∞= =- =- - =⨯ ⎰⎰⎰当0t T ≤≤时, 22222022222()2sin ()T T c c j Kt j Ktu t j Ktu T j f t j Kt T j f t s t e e due e e t j Kt K T t t e Ktπππππππππ---= =⨯--- =⎰ (3.4) 当0T t -≤≤时, 22222022222()2sin ()T T c c t j Kt j Ktu j Ktu T j f t j Kt T j f t s t e e dut e e e j Kt K T t t e Kt πππππππππ+---=+ =⨯--+ =⎰ (3.5)合并3.4和3.5两式:20sin (1)()()2c j f t t KT t t T s t T rect e KTt Tπππ-= (3.6) 3.6式即为LFM 脉冲信号经匹配滤波器得输出,它是一固定载频c f 的信号。
当t T ≤时,包络近似为辛克(sinc )函数。
0()()()()()22t t S t TSa KTt rect TSa Bt rect T Tππ== (3.7)图3.2:匹配滤波的输出信号如图3.2,当Bt ππ=±时,1t B =±为其第一零点坐标;当2Bt ππ=±时,12t B =±,习惯上,将此时的脉冲宽度定义为压缩脉冲宽度。
1122B Bτ=⨯= (3.8) LFM 信号的压缩前脉冲宽度T 和压缩后的脉冲宽度τ之比通常称为压缩比D ,T D TB τ== (3.9) 3.9式表明,压缩比也就是LFM 信号的时宽频宽积。
由2.1,3.3,3.6式,s(t),h(t),so(t)均为复信号形式,Matab 仿真时,只需考虑它们的复包络 S(t),H(t),So(t)。
以下Matlab 程序段仿真了图3.1所示的过程,并将仿真结果和理论进行对照。
%%demo of chirp signal after matched filterT=10e-6; %pulse duration10usB=30e6; %chirp frequency modulation bandwidth 30MHz K=B/T; %chirp slopeFs=10*B;Ts=1/Fs; %sampling frequency and sample spacingN=T/Ts;t=linspace(-T/2,T/2,N);St=exp(j*pi*K*t.^2); %chirp signalHt=exp(-j*pi*K*t.^2); %matched filterSot=conv(St,Ht); %chirp signal after matched filtersubplot(211)L=2*N-1;t1=linspace(-T,T,L);Z=abs(Sot);Z=Z/max(Z); %normalizeZ=20*log10(Z+1e-6);Z1=abs(sinc(B.*t1)); %sinc functionZ1=20*log10(Z1+1e-6);t1=t1*B;plot(t1,Z,t1,Z1,'r.');axis([-15,15,-50,inf]);grid on;legend('emulational','sinc');xlabel('Time in sec \times\itB');ylabel('Amplitude,dB');title('Chirp signal after matched filter');subplot(212) %zoomN0=3*Fs/B;t2=-N0*Ts:Ts:N0*Ts;t2=B*t2;plot(t2,Z(N-N0:N+N0),t2,Z1(N-N0:N+N0),'r.');axis([-inf,inf,-50,inf]);grid on;set(gca,'Ytick',[-13.4,-4,0],'Xtick',[-3,-2,-1,-0.5,0,0.5,1,2,3]); xlabel('Time in sec \times\itB');ylabel('Amplitude,dB');title('Chirp signal after matched filter (Zoom)');仿真结果如图3.3:图3.3:Chirp信号的匹配滤波图3.3中,时间轴进行了归一化,(/(1/)t B t B =⨯)。
图中反映出理论与仿真结果吻合良好。
第一零点出现在1±(即1B ±)处,此时相对幅度-13.4dB 。
压缩后的脉冲宽度近似为1B (12B±),此时相对幅度-4dB,这理论分析(图3.2)一致。
上面只是对各个信号复包络的仿真,实际雷达系统中,LFM 脉冲的处理过程如图3.4。
图3.4: LFM 信号的接收处理过程 雷达回波信号()r s t (1.4式)经过正交解调后,得到基带信号,再经过匹配滤波脉冲压缩后就可以作出判决。
正交解调原理如图3.5,雷达回波信号经正交解调后得两路相互正交的信号I(t)和Q(t)。
一种数字方法处理的的匹配滤波原理如图3.6。
图3.5:正交解调原理图3.6:一种脉冲压缩雷达的数字处理方式。