脉冲压缩雷达与匹配滤波Word下载.docx
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rect（）=i
T
0.
其中K=¥
是调频斜率，信号的瞬时频率为£
+如图
（图.典型的LFM信号（a）up-LFM（K>
0）（b）down-LFM（K<
0））
将式1改写为：
s（r）=s（°
R皿
其中
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）o以下Matlab程序产生）的LFM信号，并作出其时域波形和幅频特性。
%%线性调频信号的产生
%持续时间是10us
%调频调制带宽为30MHz
%调频斜率
%采样频率和采样间隔N=T/Ts;
%产生线性调频信号
T二10e-6;
B=30e6;
K=B/T;
Fs二2*B;
Ts二1/Fs;
N二T/Ts;
t=linspace（~T/2,T/2,N）;
St二exp（j*pi*K*t.'
2）;
subplot（211）plot（t*le6,real（St））;
xlabel（'
时间/us'
）;
title（，LFM的时域波形'
gridon;
axistight:
subplot（212）
freq=linspace（-Fs/2,Fs/2,N）;
plot（freq*le~6,fftshift（abs（fft（St））））;
xlabel（'
频率/MHz'
titleCLFM的频域特性'
（图：
LFM信号的时域波形和频域特性）
三、压缩脉冲的匹配滤波
信号S⑴的匹配滤波器的时域脉冲响应为:
g是使滤波器物理可实现所附加的时延。
理论分析时，可令e=o,重写式,
将式代入式得：
图：
LFM信号的匹配滤波
如图，$（/）经过系统〃（/）得输出信号几⑴，
s^t）=s^tyh（i）
CDCO
=[s（u）h（t-u）du=J"
h@）s（t_u）dti
-®
-a
当o<
r<
rM,
%
认）=f护说尹曲血
5
Sill
7uKt
当-T<
0W,
合并和两式:
式即为LFM脉冲信号经匹配滤波器得输出，它是一固定载频/•的信号。
当/<
TW,包络近似为辛克（sine）函数。
S°
（r）=TSa^KTt）rect（—）=宓（咖T（丄）
匹配滤波的输出信号
如图，当JiBt二土Ji时，t=±
l/B为其第一零点坐标；
当JiBt二土兀/2时,t=±
l/2B,习惯上，将此时的脉冲宽度定义为压缩脉冲宽度。
1°
1
IBB
LFM信号的压缩前脉冲宽度T和压缩后的脉冲宽度「之比通常称为压缩比D,
D=_=TB
I
式表明，压缩比也就是LFM信号的时宽频宽积。
由，，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）o
以下Matlab程序段仿真了图所示的过程，并将仿真结果和理论进行对照。
%%线性调频信号的匹配滤波
Fs=10*B;
Ts=l/Fs;
N=T/Ts;
t=linspace（-T/2,T/2,N）;
St二exp2）;
Ht=exp（-j*pi*K*t.2）;
Sot=conv（St,Ht）;
器
subplot（211）
L=2*N-1;
tl=linspace（~T,T,L）;
Z=abs（Sot）;
Z=Z/max（Z）;
Z=20*logl0（Z+le-6）;
Zl=abs（sine（B.*tl））;
Zl=20*logl0（Zl+le-6）;
tl=tl*B;
plot（tl,Z,tl,Zl,'
r.'
axis（[-15,15,-50,inf]）:
legend（*仿真'
，’sinc，）;
%匹配滤波器
%线性调频信号经过匹配滤波
%归一化
%sinc函数
xlabelC时间sec\times\itB'
ylabel（'
振幅,dB'
titleC线性调频信号经过匹配滤波器'
）；
subplot（212）%放大
N0=3*Fs/B;
t2二-N0*Ts:
Ts:
N0*Ts;
t2二B*t2;
plot（t2,Z（N-N0:
N+N0）,t2,Z1（N-N0:
N+N0），‘r.'
axis（[~inf,inf,-50,inf]）;
set（gca,'
Ytick'
[，-4,0],'
Xtick'
[-3,-2,-1,,0,,1,2,3]）;
xlabel（?
时间sec\times\itB，）;
ylabel（'
titleC线性调频信号经过匹配滤波器（放大）’）；
结果：
线性调频信号的匹配滤波
上图中，时间轴进行了归一化，（t/（l/B）二txB）o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±
1/B）处，此时相对幅度。
压缩后的脉冲宽度近似为1/B（±
1/2B）,此时相对幅度-4dB,这理论分析（图）一致。
四、Matlab仿真
1.任务：
对以下雷达系统仿真。
雷达发射信号参数：
幅度：
信号波形：
线性调频信号
频带宽度：
30MHz
脉冲宽度：
10us
中心频率：
lGHzHz
雷达接收方式：
正交解调接收
距离门：
10Km"
15Km
目标：
Tarl：
10.5Km
Tar2：
llKm
Tar3：
12Km
Tar4：
12Kni+5m
Tar5：
13Km
Tar6：
13Km+2m
2.系统模型：
结合以上分析，用Matlab仿真雷达发射信号，回波信号，和压缩后的信号的复包络特性，其载频不予考虑（实际中需加调制和正交解调环节），仿真信号与系统模型如下图。
雷达仿真等效信号与系统模型
3.线性调频脉冲压缩雷达仿真程序LFM.radar
仿真程序模拟产生理想点目标的回波，并采用频域相关方法（以便利用FFT）实现脉冲压缩。
函数LFM_radar的参数意义如下：
T：
LFM信号的持续脉宽;
B：
LFM信号的频带宽度；
Rmin：
观测目标距雷达的最近位置；
Rmax：
观测目标距雷达的最远位置；
R：
一维数组，数组值表示每个目标相对雷达的距离；
RCS：
一维数组，数组值表示每个目标的雷达散射截面。
在Matlab指令窗中输入：
LFM_radar（10e-6,30e6,10000,15000,[10500,11000,12000,12005,13000,13002],[1,1,1,1,1,11）
得到的仿真结果如下图。
五、心得
通过这次使用Matlab对脉冲压缩雷达的仿真，让我充分理解到了脉冲压缩雷达的工作原理，以及脉冲压缩雷达与普通脉冲雷达的差异，这让我对与雷达原理这门课有了更加深入的理解，对于匹配滤波的深入了解，使得在课堂中没有充分理解的地方清晰的展现在眼前。
这次实验不仅仅会促进我雷达原理课程的学习，也为我以后学习雷达专业提供了一种可靠的方法。
六、附录
Matlab代码（）
%%脉冲压缩雷达仿真
functionLFM_radar（T,B,Rmin,Rmax,R,RCS）
ifnargin—0
%脉冲持续时间lOus
%频带宽度30MHz
R二[10500,11000,12000,12008,13000,13002];
%目标位置
RCS二[111111];
%雷达散射面
end
%%参数设定
C二3e8;
%设定速度为光速
K二B/T;
Rwid二Rmax-Rmin;
%距离
Twid二2*Rwid/C;
%时间
Fs二5*B;
%采样频率和采样间隔
Nwid=ceil（Twid/Ts）;
眺回波
t=linspace（2*Rmin/C,2*Rmax/C,Nwid）;
%接收范I韦I（2*Rmin/C<
t
<
2*Rmax/C）
M二length（R）;
%目标数量
td=ones（M,l）*t-2*R'
/Clones（1,Nwid）;
Srt二RCS*（exp（j*pi*K*td."
2）.*（abs（td）〈T/2））;
%雷达回波
%%利用FFT和IFFT进行数字信号处理
Nchirp=ceil（T/Ts）;
%多脉冲持续时间
Nfft=2nextpow2（Nwid+Nwid-1）;
%雷达回波的fft计
Srw=fft（Srt,Nfft）;
tO=linspace（-T/2,T/2,Nchirp）;
%线性调频信号
%线性调频信号的fft
%脉冲压缩后的
St=exp（j*pi*K*tO.2）;
Sw=fft（St,Nfft）;
计算
Sot=fftshift（ifft（Srw.*conj（Sw）））;
信号
NO=Nfft/2-Nchirp/2;
Z=abs（Sot（N0:
N0+Nwid-l））;
%产生图像
plot（t*le6,real（Srt））;
axistight;
xlabel（*时间/s'
ylabel（'
振幅'
）titleC无压缩的雷达回波'
subplot（212）
plot（t*C/2,Z）
axis（[10000,15000,-60,0]）;
xlabelC距离/m*）jylabelC振幅/dB'
）
titleC压缩后的雷达回波'
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