随机信号处理MATLAB仿真报告材料Word文档下载推荐.docx
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仿真出距离分辨和速度分辨的情况。
1、矩形脉冲自相关函数
自相关函数：
2、混频后的信号
回波视频表达式：
混频后的信号：
时延：
将原始信号循环移位，移位的长度为
，再乘以多普勒频移
，并加上高斯白噪声，形成回波信号。
3、回波信号脉压
接收到的宽脉冲输入到匹配滤波器，经过处理后，宽输入脉冲被压缩为非常窄的脉冲。
对发射波形的宽带调制和随后的匹配滤波接收实现了脉冲压缩处理。
假定雷达目标回波信号为
，接收机传递函数为
。
如果接收机与接收到的信号匹配，那么接收机的传递函数将是与输入端接收信号的复共轭，即：
，那么
频域中函数的复共轭等于时域中对应信号的反转，所以：
将原始信号的单个周期取反后与混频后的回波信号进行卷积，即作匹配滤波，从而实现脉压。
4、距离门重排、FFT
FFT后的表达式：
图4.1
图4.2X轴视图
图4.3重排后FFT
图4.4重排后FFT的速度视图（不加窗）
加窗后旁瓣减小，对旁瓣有良好的抑制效果！
图4.5重排后FFT的速度视图（加窗）
图4,6重排后FFT的距离视图
5、脉压和FFT输出的SNR增益，时宽和带宽
（1）脉压输出的SNR增益，时宽和带宽
脉压信号增益=脉压的时宽压缩比=脉压的带宽压缩比=脉压信号时宽带宽积=10*log[0.000085/（0.001864-0.001802）]=10*log（1.37）=1.37dB
脉压后时宽62us，带宽16.13kHz
（2）FFT输出的SNR增益：
理论值=10log40=16.02dB！
从图中可以读出FFT后的总信噪比增益为77.84-52.57=25.27dB，则
FFT级增益=25.27-10=15.27，与理论值相符合
6、距离分辨率与速度分辨率
1、距离分辨率
距离分辨率：
当R1=10000m，R2=20000m时，分不清两个目标
当R1=10000m，R2=25000m时，能分清两个目标
（距离模糊：
）
2、速度分辨率
速度分辨率：
（1/fd）<
T*PulseNum，Vf=c/（2*fc*T*PulseNum）=1.8750m
当速度A1=A，v1=10m/s；
A1=4*A，v2=20m/s时，可辨别两不同速度目标
当速度A1=A，v1=18m/s；
A1=8*A，v2=20m/s时，大目标速度掩盖小目标速度
（速度模糊：
，vmax=37.5m/s）
7、多卜勒敏感现象、多卜勒容限
当多普勒频率发生变化（目标速度发生变化）时，得到的主瓣峰值下降，但是，并不是无限下降，存在最小值，这就是多普勒敏感现象和多普勒容限。
附录：
MATLAB源代码
%脉冲多普勒雷达信号处理
%脉冲宽度：
85us；
重复周期：
200us；
载频：
10GHz；
输入噪声：
高斯白噪声
%目标回波输入信噪比：
-35~10dB；
目标速度：
0~1000m/s；
目标距离：
0~10000m
%相干累计总时宽：
不大于10ms
clearall;
closeall;
clc;
c=3e8;
fc=10e9;
%载频
fs=3e6;
%采样率
Ts=1/fs;
%采样间隔
T=2e-4;
%脉冲重复周期
fm=1/T;
%脉冲重复频率
PW=85e-6;
%脉冲宽度
B=1/PW;
D=100*PW/T;
%占空比
N=round（T/Ts）;
%单周期内采样点数
PulseNum=40;
%脉冲数目,相干累积时间不超过10ms（PulseNum<
50）
Tr=PulseNum*T;
%信号总长度
t=0:
Ts:
（Tr-Ts）;
s=（square（2*pi*fm*t,D）+1）/2;
%脉冲视频信号
figure
（1）;
subplot（211）
plot（t,s）;
xlabel（'
时间/s'
）;
ylabel（'
幅度'
title（'
脉冲视频信号'
axis（[0,Tr,-1,1.5]）;
[r,lags]=xcorr（s,s（1:
round（T/Ts）））;
subplot（212）
plot（lags,r）
axis（[0,2.4*10^4,-100,350]）;
区间'
矩形脉冲信号自相关函数'
%%回波信号
v1=10;
R1=5000;
%目标1
v2=20;
R2=10000;
%目标2
fd1=2*v1*fc/c;
%回波1多普勒频移
fd2=2*v2*fc/c;
%回波2多普勒频移
Rc=c*PW/2;
%距离分辨率理论值
Vf=c/（2*fc*T*PulseNum）;
%速度分辨率理论值（1/fd）<
T*PulseNum
delay_num1=round（（2*R1/c）/Ts）;
%回波1的时延
delay_num2=round（（2*R2/c）/Ts）;
%回波2的时延
st1=circshift（s,[0,delay_num1]）;
st2=circshift（s,[0,delay_num2]）;
st1=st1.*exp（1i*2*pi*fd1*t）;
%加入多普勒频移1
st2=st2.*exp（1i*2*pi*fd2*t）;
%加入多普勒频移2
L=100;
ht=fir1（L,B/（fs/2））;
noise=randn（1,PulseNum*N）+1i*randn（1,PulseNum*N）;
noise=conv（ht,noise）;
noise=noise（L+1:
end）;
%噪声
SNR=10;
E_noise=sum（abs（noise）.^2）;
E=E_noise*（10^（SNR/10））;
Es=sum（abs（st1）.^2）;
A=sqrt（E/Es）;
%信号幅度
%%SNR=10*log10（A^2/var（noise）/2）
%A=sqrt（10^（SNR/10）*（var（noise）/2））;
echo1=A*st1+noise;
%单目标回波
echo2=echo1+4*A*st2;
%双目标回波
figure
（2）;
subplot（211）;
plot（real（echo1））;
单目标回波'
subplot（212）;
plot（real（echo2））;
双目标回波'
%%回波脉压
h=fliplr（s（1:
%时域反转
m1=conv（h,echo1）;
m2=conv（h,echo2）;
m1=[m1,0];
%卷积后数据补位
m2=[m2,0];
tmy=linspace（0,（PulseNum+1）*T,N+PulseNum*N）;
m1_dB=20*log10（abs（m1）/max（abs（m1）））;
m2_dB=20*log10（abs（m2）/max（abs（m2）））;
figure（3）;
plot（tmy,real（m1））;
单目标脉压图'
plot（tmy,real（m2））;
双目标脉压图'
fori=1:
（PulseNum+1）
fork=1:
N
my1（i,k）=m1（（i-1）*N+k）;
end
end
my2（i,k）=m2（（i-1）*N+k）;
td=0:
T-Ts;
x=td*c/2;
y=1:
（PulseNum+1）;
[X,Y]=meshgrid（x,y）;
figure（4）;
mesh（X,Y,real（my1））;
单目标的距离门重排'
mesh（X,Y,real（my2））;
双目标的距离门重排'
%%重排后进行FFT（不加窗）
Nfft=512;
st_fft1（1:
Nfft,i）=abs（fft（my1（:
i）,Nfft））;
Nfft,i）=fftshift（st_fft1（1:
Nfft,i））;
st_fft2（1:
Nfft,i）=abs（fft（my2（:
Nfft,i）=fftshift（st_fft2（1:
fsd=fm;
%重排后对列进行fft，每个脉冲周期只取1个点
y=（-fsd/2:
fsd/Nfft:
（fsd/2-fsd/Nfft））*c/2/fc;
figure（5）;
mesh（X,Y,20*log10（st_fft1））;
单目标重排后的FFT（不加窗）'
距离/m'
速度m/s'
mesh（X,Y,20*log10（st_fft2））;
双目标重排后的FFT（不加窗）'
D1=st_fft1（1:
Nfft,round（2*R1/c/Ts））;
%%重排后进行FFT（加窗）
w=hamming（PulseNum+1）;
i）.*w,Nfft））;
figure（6）;
单目标重排后的FFT（加窗）'
mesh（X,Y
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