雷达技术实验报告样本.docx
《雷达技术实验报告样本.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《雷达技术实验报告样本.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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
专业班级：
姓名：
学号：
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）=St*（-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：
其中：
为确知信号，为均值为零平稳白噪声，其功率谱密度为。
设线性滤波器系统冲击响应为，其频率响应为，其输出响应：
输入信号能量：
输入、输出信号频谱函数：
输出噪声平均功率：
运用Schwarz不等式得：
上式取等号时，滤波器输出功率信噪比最大取等号条件：
当滤波器输入功率谱密度是白噪声时，MF系统函数为：
为常数1，为输入函数频谱复共轭，，也是滤波器传播函数。
为输入信号能量，白噪声功率谱为
只输入信号能量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：
如果输入信号为实函数，则与匹配匹配滤波器脉冲响应为：
为滤波器相对放大量，普通。
匹配滤波器输出信号：
匹配滤波器输出波形是输入信号自有关函数倍，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=1。
2、线性调频信号（LFM）
LFM信号（也称Chirp信号）数学表达式为：
2.1
式中为载波频率，为矩形信号，
，是调频斜率，于是，信号瞬时频率为，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：
2.2
当TB>1时，LFM信号特性表达式如下：
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）。
3、LFM信号脉冲压缩
窄脉冲具备宽频谱带宽，如果对宽脉冲进行频率、相位调制，它就可以具备和窄脉冲相似带宽，假设LFM信号脉冲宽度为T，由匹配滤波器压缩后，带宽就变为，且，这个过程就是脉冲压缩。
信号匹配滤波器时域脉冲响应为：
3.1
是使滤波器物理可实现所附加时延。
理论分析时，可令＝0，重写3.1式，
将3.1式代入2.1式得:
图3LFM信号匹配滤波
如图3,通过系统得输出信号
当时,
（3.4）
当时,
（3.5）3.5
合并3.4和3.5两式：
3.6式即为LFM脉冲信号经匹配滤波器得输出,它是一固定载频信号，这是由于压缩网络频谱特性与发射信号频谱实现了“相位共轭匹配”，消除了色散；当时，包络近似为辛克（sinc）函数。
图4匹配滤波输出信号
如图4，当时，为其第一零点坐标；当时，，习惯上，将此时脉冲宽度定义为压缩脉冲宽度。
LFM信号压缩前脉冲宽度T和压缩后脉冲宽度之比普通称为压缩比D
压缩比也就是LFM信号时宽-带宽积。
s（t）,h（t）,so（t）均为复信号形式，Matab仿真时，只需考虑它们复包络S（t）,H（t）,So（t）。
五、实验成果
LFM信号时域波形和幅频特性
//实现LFM信号matlab代码
T=10e-6；%脉冲脉宽10us
B=30e6；%调频调制带宽30MHz
K=B/T；%线性调频斜率
Fs=2*B;Ts=1/Fs；%采样频率和采样间隔
N=T/Ts;
t=linspace（-T/2,T/2,N）;
St=exp（j*pi*K*t.^2）；%调频信号
subplot（211）
plot（t*1e6,real（St））;
xlabel（'t/s'）;
title（'线性调频信号实部'）;
gridon;axistight;
subplot（212）
freq=linspace（-Fs/2,Fs/2,N）;
plot（freq*1e-6,fftshift（abs（fft（St））））;
xlabel（'f/Mhz'）;
title（'线性调频信号频率谱'）;
gridon;axistight;
线性调频信号匹配滤波
//实现匹配滤波器及放大matlab代码
T=10e-6；
B=30e6；
K=B/T；
Fs=10*B;Ts=1/Fs；
N=T/Ts;
t=linspace（-T/2,T/2,N）;
St=exp（j*pi*K*t.^2）；
Ht=exp（-j*pi*K*t.^2）；%匹配滤波器
Sot=conv（St,Ht）；%匹配滤波器后线性调频信号
subplot（211）
L=2*N-1;
t1=linspace（-T,T,L）;
Z=abs（Sot）;Z=Z/max（Z）；%归一化
Z=20*log10（Z+1e-6）;
Z1=abs（sinc（B.*t1））；%sinc函数
Z1=20*log10（Z1+1e-6）;
t1=t1*B；
plot（t1,Z,t1,Z1,'r.'）;
axis（[-15,15,-50,inf]）;gridon;
legend（'仿真','sinc'）;
xlabel（'时间'）;
ylabel（'振幅,dB'）;
title（'匹配滤波器后线性调频信号'）;
subplot（212）%放大
N0=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]）;gridon;
set（gca,'Ytick',[-13.4,-4,0],'Xtick',[-3,-2,-1,-0.5,0,0.5,1,2,3]）;
xlabel（'时间'）;
ylabel（'振幅,dB'）;
title（'匹配滤波器后线性调频信号（）'）;
仿真成果
//matlab代码
functionLFM_radar（T,B,Rmin,Rmax,R,RCS）
ifnargin==0
T=10e-6；
B=30e6；
Rmin=10000;Rmax=15000；
R=[10500,11000,1,1,13000,13002]；%抱负点目的距离
RCS=[111111]；%雷达散射截面
end
%=========================================================
%%²ÎÊý
C=3e8；%传播距离
K=B/T；
Rwid=Rmax-Rmin；%仪表接受窗口
Twid=2*Rwid/C；%一秒接受窗口
Fs=5*B;Ts=1/Fs；%采样频率和采样间隔
Nwid=ceil（Twid/Ts）；%接受窗口数
%==================================================================
%%Gneratetheecho
t=linspace（2*Rmin/C,2*Rmax/C,Nwid）；
%当t=2*Rmin/C打开窗口
%当t=2*Rmax/C关闭窗口
M=length（R）；%目的数
td=ones（M,1）*t-2*R'/C*ones（1,Nwid）;
Srt=RCS*（exp（j*pi*K*td.^2）.*（abs（td）%=========================================================
%%用FFT和IFFT脉冲压缩雷达数字解决
Nchirp=ceil（T/Ts）；%脉冲持续时间
Nfft=2^nextpow2（Nwid+Nwid-1）；%脉冲持续时间
%计算线性数目
%运用FFT算法卷积
Srw=fft（Srt,Nfft）；%FFT雷达回波
t0=linspace（-T/2,T/2,Nchirp）；
St=exp（j*pi*K*t0.^2）；%FFT雷达回波
Sw=fft（St,Nfft）；%fft线性调频斜率
Sot=fftshift（ifft（Srw.*conj（Sw）））；%信号通过脉冲
压缩
%=========================================================
N0=Nfft/2-Nchirp/2;
Z=abs（Sot（N0:
N0+Nwid-1））;
Z=Z/max（Z）;
Z=20*log10（Z+1e-6）;
%figure
subplot（211）
plot（t*1e6,real（Srt））;axistight;
xlabel（'时间'）;ylabel（'振幅'）
title（'原始回波信号'）;
subplot（212）
plot（t*C/2,Z）
axis（[10000,15000,-60,0]）;
xlabel（'距离'）;ylabel（'振幅，dB'）
title（'距离压缩后信号'）;
六、实验心得
通过这次实验经历加深了我对雷达技术中线性调频脉冲理解，通过查找资料和同窗交流探讨，学习到了匹配滤波器工作原理、特性特点以及LFM信号形式。
最后在对LFM信号进行matlab仿真过程中，明确了脉冲压缩技术不但可以减少对雷达发射机峰值功率规定，也能解决雷达作用距离和距离辨别力之间矛盾；在对低截获概率雷达信号解决中将有辽阔应用前景。
在本次实验过程中，我不但对雷达技术课程内容有了更全面理解，同步也熟悉和运用了matlab中诸多函数。
实验中用到诸多通信原理、信号分析有关知识，对学过知识有了更加深刻理解。
升级会员 