雷达技术实验报告样本

雷达技术实验报告

雷达技术实验报告

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一、实验内容及环节

1.产生仿真发射信号：雷达发射调频脉冲信号，IQ两路；

2.观测信号波形，及在时域和频域包络、相位；

3.产生回波数据：设目的距离为R=0、5000m；

4.建立匹配滤波器，对回波进行匹配滤波；

5.分析滤波之后成果。

二、实验环境

matlab

三、实验参数

脉冲宽度 T=10e-6；信号带宽 B=30e6;

调频率γ=B/T；采样频率 Fs=2*B；

采样周期 Ts=1/Fs；采样点数 N=T/Ts;

匹配滤波器h(t)=S t*(-t)

时域卷积conv ，频域相乘fft， t=linspace(T1,T2,N);

四、实验原理

1、匹配滤波器原理：

在输入为确知加白噪声状况下，所得输出信噪比最大线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器输入信号为)

x：

(t

t

x+

=

t s

)(t

n

)(

)(

其中：)(t s为确知信号，)(t

n为均值为零平稳白噪声，其功率谱密度为

2/No 。

设线性滤波器系统冲击响应为)(t h ，其频率响应为)(ωH ，其输出响应：

)()()(t n t s t y o o += 输入信号能量：

∞<=⎰∞

∞-dt t s s E )()(2

输入、输出信号频谱函数：

dt e t s S t j ⎰∞

∞--=ωω)()(

)()()(ωωωS H S o =

ωωωπ

ωωd e

S H t s t

j o ⎰∞

-

=

)()(21

)(

输出噪声平均功率：

ωωωπ

ωωπ

d P H d P t n E n n o o

⎰

⎰∞

∞

-∞

∞-==

)()(21

)(21

)]([22

)

()()(21)()(212

2

ωωωπ

ωωπ

ω

ωd P H d e

S H SNR n t j o o

⎰

⎰

∞

∞

-∞

∞-=

运用Schwarz 不等式得：

ωωωπ

d P S SNR n o ⎰

∞

∞

-≤

)

()

(21

2

上式取等号时，滤波器输出功率信噪比o SNR 最大取等号条件：

o

t

j n e P S H ωωωαω-=)

()()(* 当滤波器输入功率谱密度是2/)(o n N P =ω白噪声时，MF 系统函数为： ,)()(*o t j e kS H ωωω-=o

N k α2=

k 为常数1，)(*ωS 为输入函数频谱复共轭，)()(*ωω-=S S ，也是滤波器传播函数 )(ωH 。

o

s

o N E SNR 2=

Es 为输入信号)(t s 能量，白噪声)(t n 功率谱为2/o N

o SNR 只输入信号)(t s 能量Es 和白噪声功率谱密度关于。

白噪声条件下，匹配滤波器脉冲响应： )()(*t t ks t h o -=

如果输入信号为实函数，则与)(t s 匹配匹配滤波器脉冲响应为： )()(t t ks t h o -= k 为滤波器相对放大量，普通1=k 。

匹配滤波器输出信号：

)()(*)()(o o o t t kR t h t s t s -==

匹配滤波器输出波形是输入信号自有关函数k 倍，因而匹配滤波器可以当作是一种计算输入信号自有关函数有关器，普通k =1。 2、线性调频信号（LFM ）

LFM 信号(也称Chirp 信号)数学表达式为：

)2

(22)()(t k t f j c e T

t rect t s +=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 T

T elsewise

⎧ , ≤⎪

=⎨⎪ ⎩

B

K

T

=

，是调频斜率，于是，信号瞬时频率为()22c T T f Kt t + -≤≤，如图

1

图1 典型chirp 信号（a ）up-chirp(K>0)（b ）down-chirp(K<0)

将2.1式中up-chirp 信号重写为：

2()()c j f t

s t S t e π=

2.2

当TB>1时，LFM 信号特性表达式如下： )(2

)(B

f f rect k S c f LFM -= 4

)()(π

μπφ+-=

c f LFM f f 2

()()j Kt t S t rect e

T π= 2.3

对于一种抱负脉冲压缩系统，规定发射信号具备非线性相位谱，并使其包络接近矩形；

其中)(t S 就是信号s(t)复包络。由傅立叶变换性质，S(t)与s(t)具备相似幅频特性，只是中心频率不同而已。因而，Matlab 仿真时，只需考虑S(t)。