线性调频信号回波处理.docx
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线性调频信号回波处理
%程序：
线性调频信号回波处理
%LFMEchoProc.m
clc;%清楚命令窗口信息
clear;%清除工作区的变量
closeall;%清除绘图
%****************参数设置*************%
fr=3e9;%射频
f0=10e6;%中频
pw=256e-6;%脉宽
bw=2e6;%带宽
pri=1e-3;%脉冲重复周期
fs=70e6;%采样率
R=100e3;%距离
v=0;%速度
Pt=10*log10（1e6）;%功率
lamda=10*log10（0.1）;%波长
G=30;%天线增益dB
L=6;%损耗dB
Fn=3;%噪声系数dB
RCS=10*log10
（2）;%RCS
%***************信号参数计算*************%
Pr=Pt+2*G+2*lamda+RCS-3*10*log10（4*pi）-4*10*log10（R）-L;%回波功率计算
A=sqrt（10^（Pr/10））;%回波信号幅度
tou=2*R/3e8;%收发时间
fd=2*v*fr/3e8;%回波多普勒频率
k=bw/pw;%调频带宽频率变化率
%************************发射信号产生*******************%
t=（0:
1/fs:
pri）.';%时间
sampleTbegin=ceil（0*fs+1）;%采样时间起始点
sampleTEnd=ceil（pw*fs+1）;%采样时间结束点
sTrans=zeros（length（t）,1）;%产生发射信号
sTrans（sampleTbegin:
sampleTEnd,1）=...
sin（2*pi*（f0*t（sampleTbegin:
sampleTEnd,1）+k*t（sampleTbegin:
sampleTEnd,1）.^2/2））;
%图像展示
figure;
plot（t*1e6,sTrans）;%发射信号时域波形
xlabel（'时间/us'）;
ylabel（'幅度'）;
freTrans=fftshift（fft（sTrans））;%发射信号频域波形
f=linspace（-fs/2,fs/2,length（t））;
figure;
plot（f/1e6,abs（freTrans））;
xlabel（'频率/MHz'）;
ylabel（'幅度'）;
%***********************回波信号产生*******************%
beginsample=ceil（tou*fs）;%采样起始点
endsample=ceil（（tou+pw）*fs）;%采样结束点
sEcho=zeros（length（t）,1）;%产生回波信号
sEcho（beginsample:
endsample,1）=...
A*sin（2*pi*（（f0+fd）*（t（beginsample:
endsample,1）-tou）+k*（t（beginsample:
endsample,1）-tou）.^2/2））;
figure;
plot（t*1e6,sEcho）;%回波信号时域波形
xlabel（'时间/us'）;
ylabel（'幅度'）;
freEcho=fftshift（fft（sEcho））;
f=linspace（-fs/2,fs/2,length（t））;
figure;
plot（f/1e6,abs（freEcho））;%回波信号频域波形
xlabel（'频率/MHz'）;
ylabel（'幅度'）;
%**********************叠加接收机噪声*******************%
kn=1.38e-23;
T=290;
Bn=bw;
NoiseDev=kn*T*fs*10^（Fn/10）;%噪声功率，因后续要通过滤波器，
%此处带宽用采样带宽，保证噪声功率密度
noise=sqrt（NoiseDev）*randn（length（sEcho）,1）;
sEcho=sEcho+noise;%信号混叠噪声
Wn=fir1（50,[（f0-bw）/（fs/2）（f0+2*bw）/（fs/2）]）;%带通滤波器设计
sEcho=filter（Wn,1,sEcho）;%带通滤波处理
figure;
plot（t*1e6,sEcho）;
xlabel（'时间/us'）;
ylabel（'幅度'）;
freEcho=fftshift（fft（sEcho））;
f=linspace（-fs/2,fs/2,length（t））;
figure;
plot（f/1e6,abs（freEcho））;
xlabel（'频率/MHz'）;
ylabel（'幅度'）;
%*******************正交鉴相****************%
LocalI=sin（2*pi*f0*t）;
LocalQ=cos（2*pi*f0*t）;
sI=sEcho.*LocalI;
sQ=sEcho.*LocalQ;
filtWn=fir1（50,0.2）;%低通滤波器设计
filsI=filter（filtWn,1,sI）;%低通滤波处理
filsQ=filter（filtWn,1,sQ）;%低通滤波处理
fils=filsI+sqrt（-1）.*filsQ;%组成复信号
figure;
plot（t*1e6,fils）;%零中频信号
xlabel（'时间/us'）;
ylabel（'幅度'）;
frefilsI=fftshift（fft（fils））;
f=linspace（-fs/2,fs/2,length（t））;
figure;
plot（f,abs（frefilsI））;
xlabel（'频率/MHz'）;
ylabel（'幅度'）;
%************匹配滤波**************%
tlocal=（0:
1/fs:
pw）.';
slocal=exp（j*2*pi*（k*tlocal.^2/2））;
%窗是对称的，因此窗长为奇数
ifrem（length（slocal）,2）==0
slocal=[slocal;0];
end
wrect=window（@rectwin,length（slocal））;
srect=slocal.*wrect;
srectproc=ifft（conj（fft（srect,length（sEcho）））.*fft（fils））;
figure;
plot（t*3e8/2/1e3,20*log10（abs（srectproc））-max（20*log10（abs（srectproc）））,'b'）;
xlabel（'距离/Km'）;
ylabel（'幅度/dB'）;
%****************加窗处理***************%
wrect=window（@rectwin,length（slocal））;
srect=slocal.*wrect;
srectproc=ifft（conj（fft（srect,length（sEcho）））.*fft（fils））;
whamming=window（@hamming,length（slocal））;
shamming=slocal.*whamming;
shammingproc=ifft（conj（fft（shamming,length（sEcho）））.*fft（fils））;
wblackman=window（@blackman,length（slocal））;
sblackman=slocal.*wblackman;
sblackmanproc=ifft（conj（fft（sblackman,length（sEcho）））.*fft（fils））;
figure;
plot（wrect,'b'）;
holdon;
plot（whamming,'r'）;
holdon;
plot（wblackman,'k'）;
xlabel（'采样点'）;
ylabel（'幅度'）;
figure;
plot（t*3e8/2/1e3,20*log10（abs（srectproc））-max（20*log10（abs（srectproc）））,'b'）;
holdon;
plot（t*3e8/2/1e3,20*log10（abs（shammingproc））-max（20*log10（abs（shammingproc）））,'r'）;
holdon;
plot（t*3e8/2/1e3,20*log10（abs（sblackmanproc））-max（20*log10（abs（sblackmanproc）））,'k'）;
xlabel（'距离/Km'）;
ylabel（'幅度/dB'）;
Figure1为发射信号时域波形
Figure2为发射信号幅频特性曲线
Figure3为回波信号时域波形图
Figure4为回波信号幅频特性曲线
Figure5为叠加高斯噪声后的回波信号时域波形
Figure6为叠加噪声后的回波信号幅频特性曲线
Figure7为接收信号下变频至零中频信号时的波形图
Figure8为零中频信号的幅频特性曲线
Figure9为回波信号在接收机处经匹配滤波并作归一化处理后的显示结果。
蓝、红、黑线分别为不加窗、汉明窗、布莱克曼窗的窗形。
蓝、红、黑线分别为匹配滤波后的信号不加窗、汉明窗、布莱克曼窗的结果。
2、思考题
因为在MATLAB软件仿真的过程当中，时间、频率、采样点是离散的，且函数ceil的特性是+1取整，因此影响到fd，进而影响到最后的距离，从而出现了仿真之后的距离比设定距离稍多的情况。
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