无线电定位原理与技术..

实验二：线调频信号及匹配滤波仿真实验
• LFM信号以其优越的频谱性能广泛应用于雷达和众多电子工程中， 匹配滤波器在相参滤波分析中也得到广泛的应用。 • 线调频（LFM）信号时域表达式：
t kt 2 S (t ) Arect( ) cos(0t ) T 2
• k是调频斜率，并且与调制频偏 的关系是：
-4
-3
-2
-1
0 Time in u sec
1
2
3
4
5
Magnitude spectrum of chirp signal
20
15
10
5
-10
-8
-6
-4
-2
0 Frequency in MHz
2
4
6
8
10
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实验二：线调频信号及匹配滤波仿真实验
• 雷达发射LFM脉冲信号，固定目标的回波时域表示：
0
Amplitude,dB
-10 -20 -30 -40 -50 -15 -10 -5 0 Time in sec B Chirp signal after matched filter (Zoom) 5 10
emulational sinc
15
0 -4
Amplitude,dB
-13.4
emulational sinc
-3
-2
-1
-0.5
0 Time in sec B
0.5
1
2
3
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实验二：线调频信号及匹配滤波仿真实验
无线电定位原理与技术
主讲人：吴桂华 助教：吴桂华，孙思博
Dept. of Electronic Engineering
无线电定位原理与技术
• 测速、测距、测角是雷达最基本的基本功能。随着技术不断提高， 新体制雷达不断涌现，雷达的基本功能在被强化的同时，许多新的 功能亦被开发，比如雷达成像，目标识别等等。 • 基于连续电磁波的测速雷达，使我们对雷达测速原理有了更清楚的 感性认识，对雷达工作的基本原理更好的把握和理解。 • 通过线性调频信号（LFM）、匹配滤波器和脉冲串谱分析的仿真实验， 利用数字信号处理理论，借助MatLab信号处理软件更好地掌握雷达 数字信号处理的整体过程。
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实验内容 1. 连续波雷达测速实验（必做） 2. 线调频信号及匹配滤波仿真实验(二选一) （加分） 3.矩形脉冲串谱分析实验(二选一)
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实验一：连续波雷达测速实验
• 将相对运动所引起的接收频率与发射频率之间的差频称为多普勒频 率，用 表示用 fd 表示
k 2f T T
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实验二：线调频信号及匹配滤波仿真实验
• 在LFM信号时宽带宽积很大的时候，频谱近似：
2 (0 )2 exp{ j[ ]} A S ( ) k 2k 4 0
0 2 others
2vf 0 2v fd fr f0 f0 cv c
f d d / 2 2vr

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实验一：连续波雷达测速实验
连续波发射机
测速传感器
混频器
传感器输出信号
放大滤波
AD
源自文库
串行接口
PC机 FFT
DSP
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t tr k (t tr )2 Si (t ) Arect( ) cos(0 (t tr ) ) T 2
• 对应的匹配滤波器的传输函数近似（大时宽带宽积下）为：
(0 )2 H ( ) exp{ j[ ]} 2k 4
0 2
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实验一：连续波雷达测速实验
实验要求： 1.掌握雷达测速原理， 2.了解连续波雷达测速实验仪器原理及使用。 3. 使用Matlab对实验数据进行分析，得到回波多 普勒频 率和目标速度。 4.分组完成实验任务，自己操作探头，获得实验数据。
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实验一：连续波雷达测速实验
实验二：线调频信号及匹配滤波仿真实验
• 匹配滤波器输出：
S0 Si ( ) H ( ) exp( jtd ) A 2 jtd e k
0
2
• 匹配滤波器时域输出：
1 So (t ) 2



So ( )e jt d
sin[ B(t td )] i 2 f0 (t td ) A D e B(t td )
LFM信号能否近似的表示成为上式，取决于时宽带宽积D。当D越大， 近似程度越高，通常雷达体系中，D都在几千到几万，满足条件，可以 近似为上式。
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实验二：线调频信号及匹配滤波仿真实验
Real part of chirp signal 0.5
0
-0.5
-1 -5
实验过程 1.每小组采集快中慢三组数据，每组数据2048点，采样频率为1024Hz 2.从每组数据中分别选取波形较好的512点，作出时域波形与频谱，并 求出目标速度，其中，发射波频率为10GHz（参考函数：data_open.m）
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实验一：连续波雷达测速实验
Echo waveform 1 0.5
U
0
-0.5
-1
0
0.1
0.2
0.3 t (s)
0.4
0.5
0.6
Frequency Analysis 1000 Fd=12.6953(Hz) Vr=0.18093(m/s)
800
600
U
400 200 0
0
5
10
15 f (Hz)
20
25
30
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D BT
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实验二：线调频信号及匹配滤波仿真实验
Chirp signal after matched filter 1 0.8 emulational sinc
Amplitude
0.6 0.4 0.2 0 -15 -10 -5 0 Time in sec B Chirp signal after matched filter 5 10 15