完整word版软件无线电习题.docx
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完整word版软件无线电习题
<<软件无线电原理与应用>>作业
一、调频（FM）信号的解调流程如图1，信号带宽20KHz，输入时钟40MHz，CNCO设置f0=10.7MHz，载波相位偏移为0；其中：
CICF：
2级级联，抽取因子D1=5，增益补偿值为4；
HBF：
11阶、4级级联，抽取因子D2=16；
FIRF：
采样频率500KHz，通带30KHz，过渡带20KHz，128阶，抽取因子D3＝5；
鉴频FIR：
采样频率100KHz，通带20KHz，过渡带10KHz，64阶。
1．给出CICF、HBF的传递函数H（z）的结构，频率响应曲线,并分析其性能。
2．设计FIRF、鉴频FIR滤波器，给出其频率响应曲线,并分析其性能。
3．如果仿真信号为
，其中N（n）为高斯白噪声,瞬时相位为:
，f1=1000Hz,f2=2500Hz,SNR=20dB。
推导图中每级处理后输出信号的表达式（不考虑噪声），并画出每级处理后输出信号的时域波形（AGC=2）。
二、现有一雷达系统，工作频率范围为220～305MHz，现需对整个工作带宽内的回波进行信道化处理以检测有无目标。
1．假定信号的中心频率f0=262.5MHz，在欠采样下，A/D的采样频率fs应选多大才能满足中频数字正交化处理的要求；
2．假定回波中包含两个LFM信号（
），其参数如下表1所示，信噪比SNR=10dB，产生回波信号，并利用信道化处理方法对LFM信号进行检测（每个信道的带宽Bs=3MHz）。
要求：
（1）给出信道划分示意图，并计算LFM信号所处的信道位置；
（2）画出有回波的信道信号及其频谱；
（3）对分离后的回波信号进行脉压，画出脉压结果进行分析。
表1线性调频信号参数
LFM信号
中心频率（MHz）
带宽（KHz）
脉宽（us）
chirp1
242.5
600
100
chirp2
268.5
300
100
三、对一圆形阵列的波束形成进行仿真，假设发射信号载频为0.8GHz，圆形阵列半径为0.8米，在圆周上均匀布置28个阵元。
1.画出指向10度的方向图；
2.如果目标在0度，有一不相干的干扰信号在-20度，干扰噪声功率比为35dB。
请用自适应波束形成方法画出方向图；
3.采用旁瓣对消的方法（选取两个阵元作为辅助天线），计算对消比
第一题源程序：
%=====================================================================%
%软件无线电作业题1
%对调制信号进行正交分解、滤波、抽取、解调
%====================================================================%
clc;closeall;clearall;
fs=40e6;%信号时钟
Ts=1/fs;
f0=10.7e6;%载频
f1=1000;f2=2000;
D1=10;%CIC滤波抽取因子
D2=8;%3级半带滤波抽取因子
D3=5;%低通滤波抽取因子
%===================================================================%
%CIC滤波器设计
S1_cic=ones（1,D1）;%一级CIC
[H1,F1]=freqz（S1_cic,1,1024,fs）;
S2_cic=conv（S1_cic,S1_cic）;%两级CIC
[H2,F2]=freqz（S2_cic,1,1024,fs）;
S3_cic=conv（S2_cic,S1_cic）;%三级CIC
[H3,F3]=freqz（S3_cic,1,1024,fs）;
figure;
plot（F1/（fs/2）,20*log10（abs（H1））-max（20*log10（abs（H1）））,'b'）,grid;holdon;
plot（F2/（fs/2）,20*log10（abs（H2））-max（20*log10（abs（H2）））,'g'）;holdon;
plot（F3/（fs/2）,20*log10（abs（H3））-max（20*log10（abs（H3）））,'m'）;
xlabel（'\fontsize{12}\bf归一化频率（\times\pirad/sample）'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf幅值（dB）'）,title（'\fontsize{12}\bfCICF幅频响应'）;
boxon;
legend（'\bf单级CIC','\bf两级CIC','\bf三级CIC','Location','SouthWest'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
holdoff;
%=======================================================================%
%HB滤波器设计
B2=firhalfband（8,blackman（9））;%9阶HBF
B2=conv（conv（B2,B2）,B2）;%三级级联
[H4,F4]=freqz（B2,1,1024,fs）;
figure
（2）,plot（F4/（fs/2）,20*log10（abs（H4）））,grid;
xlabel（'\fontsize{12}\bf归一化频率（\times\pirad/sample）'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf幅值（dB）'）;
title（'\fontsize{12}\bfHBF幅频响应'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
%=======================================================================%
%FIRF设计
fs1=fs/（8*10）;
[N,Fo,Ao,W]=firpmord（[20e335e3],[10],[10^（-100/20）10^（-100/20）],fs1）;%%低通滤波器
b1=firpm（127,Fo,Ao,W）;
[H5,F5]=freqz（b1,1,1024,fs1）;
figure（3）,plot（F5/（fs1/2）,20*log10（abs（H5）））,grid;
xlabel（'\fontsize{12}\bf归一化频率（\times\pirad/sample）'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf幅值（dB）'）;
title（'\fontsize{12}\bfFIFR幅频响应'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
%=======================================================================%
%鉴频FIR设计
fs2=fs1/5;
[N,Fo,Ao,W]=firpmord（[20e330e3],[10],[10^（-80/20）10^（-80/20）],fs2）;%%低通滤波器
b2=firpm（63,Fo,Ao,W）;
[H6,F6]=freqz（b2,1,1024,fs2）;
figure（4）,plot（F6/（fs2/2）,20*log10（abs（H6）））,grid;
xlabel（'\fontsize{12}\bf归一化频率（\times\pirad/sample）'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf幅值（dB）'）;
title（'\fontsize{12}\bf鉴频FIFR幅频响应'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
%========================================================================%
%滤波器总的幅频响应
HH=2.*H3.*H4.*H5;
figure（5）,plot（（1:
1024）*fs/1024,20*log10（abs（HH）））,grid;
xlabel（'\fontsize{12}\bf频率/Hz'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf幅值（dB）'）;
title（'\fontsize{12}\bf总的滤波器幅频响应'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
%=========================================================================%
%数据处理，给出每级数据经滤波抽取后的结果
N=400000;
n=0:
400000-1;
phi=0.7*pi*sin（2*pi*f1*n*Ts+pi/6）+0.7*pi*sin（2*pi*f2*n*Ts+pi/3）;
Sn=cos（2*pi*f0*n*Ts+phi）;%+1/sqrt（20）*randn（1,N）;%%%SNR=20dB%%%
I1=Sn.*cos（2*pi*f0*n*Ts）;Q1=Sn.*sin（2*pi*f0*n*Ts）;%正交变换
II2=2*filter（S3_cic,1,I1）;QQ2=2*filter（S3_cic,1,Q1）;%CIC滤波
I2=II2（1:
D1:
N）;Q2=QQ2（1:
D1:
N）;%10倍抽取
II3=filter（B2,1,I2）;QQ3=filter（B2,1,Q2）;%HB滤波
I31=II3（1:
2:
N/D1）;Q31=QQ3（1:
2:
N/D1）;%2倍抽取
I32=filter（B2,1,I31）;Q32=filter（B2,1,Q31）;%HB滤波
I33=I32（1:
2:
N/（2*D1））;Q33=Q32（1:
2:
N/（2*D1））;%2倍抽取
I34=filter（B2,1,I33）;Q34=filter（B2,1,Q33）;%HB滤波
I3=I34（1:
2:
N/（2*2*（D1）））;Q3=Q34（1:
2:
N/（2*2*（D1）））;%2倍抽取
I41=filter（b1,1,I3）;Q41=filter（b1,1,Q3）;%低通滤波
I4=I41（1:
D3:
N/（D1*D2））;Q4=Q41（1:
D3:
N/（D1*D2））;%5倍抽取
%%%%%%%画图显示%%%%%%%%%
figure（6）;
plot（（0:
Ts:
1000*Ts）,Sn（1:
1001））,gridon;
xlabel（'\fontsize{12}\bf时间（s）'）,ylabel（'\fontsize{12}\bf幅值（v）'）;
title（'\fontsize{12}\bf原始信号'）;set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
figure（7）;
plot（（1:
40000）,I1（1:
40000）,'r-',（1:
40000）,Q1（1:
40000）,'b-'）,legend（'\bfI1','\bfQ1'）;
title（'\fontsize{12}\bfI1与Q1路时域信号'）;set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
figure（8）;plot（1:
length（I2）,I2,'r-',1:
length（Q2）,Q2,'b'）,legend（'\bfI2','\bfQ2'）;
title（'\fontsize{12}\bfI2与Q2路时域信号'）;set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
figure（9）;
plot（1:
length（I3）,I3,'r-',1:
length（Q3）,Q3,'b'）,legend（'\bfI3','\bfQ3'）;
title（'\fontsize{12}\bfI3与Q3路时域信号'）;set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
figure（10）;plot（1:
length（I4）,I4,'r-',1:
length（Q4）,Q4,'b'）,legend（'\bfI4','\bfQ4'）;
title（'\fontsize{12}\bfI4与Q4路时域信号'）;set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
figure（11）;%画正交原图，看IQ通道是否正交
subplot（2,2,1）,plot（I1,Q1）,axisequal,grid;xlabel（'\fontsize{12}\bf同相分量I1'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf正交分量Q1'）;title（'\fontsize{12}\bfI1与Q1正交圆图'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
subplot（2,2,2）,plot（I2,Q2）,axisequal,grid;xlabel（'\fontsize{12}\bf同相分量I2'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf正交分量Q2'）;title（'\fontsize{12}\bfI2与Q2正交圆图'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
subplot（2,2,3）,plot（I3,Q3）,axisequal,grid;xlabel（'\fontsize{12}\bf同相分量I3'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf正交分量Q3'）;title（'\fontsize{12}\bfI3与Q3正交圆图'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
subplot（2,2,4）,plot（I4,Q4）,axisequal,grid;xlabel（'\fontsize{12}\bf同相分量I4'）;
ylabel（'\fontsize{12}\bf正交分量Q4'）;title（'\fontsize{12}\bfI4与Q4正交圆图'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
%============================================================================%
%%%%鉴频%%%%
sig=2*I4+j*2*Q4;
an=abs（sig）;
Pn0=atan2（Q4,I4）;Pn=unwrap（Pn0）;
B5=[1,0,0,-1];
Fp=filter（B5,1,Pn）;
Fn=filter（b2,1,Fp）;%鉴频低通滤波
ff=-diff（phi）;%理论值求解
ff=ff（1:
100:
length（ff））;
figure（12）;
subplot（2,1,1）,plot（Fn,'r'）,title（'\fontsize{12}\bf解调结果'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
subplot（2,1,2）,plot（ff,'g'）,title（'\fontsize{12}\bf理论解调结果'）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
第二题源程序：
%=================================================================%
%软件无线电第二题
%信道化接收
%================================================================%
clc;clearall;closeall;
N=1120;%低通滤波器长度
M=70;%划分通道数
K=16;%多相滤波器长度
fs=210e6;%采样频率
Bw=85e6;%信号带宽Bw=fh-fl
f0=262.5e6;%信号中心频率
fl=f0-Bw/2;%最低工作频率
fh=f0+Bw/2;%最高工作频率
T=100e-6;%LFM信号脉宽
Bs=3e6;%每个信道带宽
n=0:
N-1;
%------------------------输入信号------------------------
f1=242.5e6;%chirp1中心频率
f2=267.5e6;%chirp2中心频率
SNR=10;%信噪比
t=-T/2:
1/fs:
T/2-1/fs;
w1=2*pi*f1;BW1=600e3;%chirp1带宽
w2=2*pi*f2;BW2=300e3;%chirp1带宽
z1t=cos（w1*t+BW1/T*pi*t.*t）;%chirp1
z2t=cos（w2*t+BW2/T*pi*t.*t）;%chirp2
zt=z1t+z2t+（10.^（-10/20））*randn（1,length（t））;%信号+噪声
DFzt=fft（zt）;DFz1t=fft（z1t）;DFz2t=fft（z2t）;%信号的频谱
figure
（1）
subplot（3,2,1）;plot（0:
（fs*T-1）,zt）;title（'时域'）;ylabel（'zt=chirp1+chirp2+noise'）;
subplot（3,2,2）;plot（（-0.5:
1/（fs*T）:
0.5-1/（fs*T））*fs,abs（DFzt））;title（'频域'）;
subplot（3,2,3）;plot（0:
（fs*T-1）,z1t）;ylabel（'chirp1'）;
subplot（3,2,4）;plot（（-0.5:
1/（fs*T）:
0.5-1/（fs*T））*fs,abs（DFz1t））;
subplot（3,2,5）;plot（0:
（fs*T-1）,z2t）;ylabel（'chirp2'）;
subplot（3,2,6）;plot（（-0.5:
1/（fs*T）:
0.5-1/（fs*T））*fs,abs（DFz2t））;
%---------------------------设计低通滤波器------------------------------
f=[Bs,1.5*Bs]/fs;m1=[1,0];
Rp=1;Rs=40;
dat1=（10^（Rp/20）-1）/（10^（Rp/20）+1）;
dat2=10^（-Rs/20）;
rip=[dat1,dat2];
[MM,ff,mm,ww]=remezord（f,m1,rip）;
hh=remez（N-1,ff,mm,ww）;
figure
（2）
freqz（hh）;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%----------------直接低通滤波---------------
fork=0:
M-1
z1h=conv（z1t,hh.*exp（-j*2*pi*k*n/M））;
z2h=conv（z2t,hh.*exp（-j*2*pi*k*n/M））;
zh=conv（zt,hh.*exp（-j*2*pi*k*n/M））;
m=0:
size（t）-1;
W=exp（-j*2*pi/M*m*k）;
z1w=z1h.*W;
z2w=z2h.*W;
zw=zh.*W;
z1k_temp=reshape（[z1w,zeros（1,M-rem（length（z1w）,M））],M,[]）;
z2k_temp=reshape（[z2w,zeros（1,M-rem（length（z2w）,M））],M,[]）;
zk_temp=reshape（[zw,zeros（1,M-rem（length（z1w）,M））],M,[]）;
z1k（k+1,:
）=z1k_temp（k+1,:
）;
z2k（k+1,:
）=z2k_temp（k+1,:
）;
zk（k+1,:
）=zk_temp（k+1,:
）;
ifkfigure（3）
subplot（7,5,k+1）;
plot（[0:
length（zk_temp）-1]*pi/length（zk_temp）,real（zk（k+1,:
）））;
temp1=['\fontsize{12}\bf通道'num2str（k）];
axis（[0pi-.6.6]）;title（temp1）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
figure（4）
subplot（7,5,k+1）;
plot（[0:
length（zk_temp）-1]*pi/length（zk_temp）,abs（fft（zk（k+1,:
））））;
axis（[0pi035]）;title（temp1）;
set（gca,'FontWeight','bold','FontSize',12）;
end
end
figure（5）
plot（real（zk（12,:
）））
title（'通道11波形'）;
zk_fft=abs（fft（zk（12,:
）））/max（abs（fft（zk（12,:
））））;
figure（6）
plot（（（0:
length（zk_fft）-1）*Bs/length（zk_fft））,fftshift（zk_fft））
xlabel（'频率'）;ylabel（'归一化幅度'）;
title（'通道11信号频谱'）;
figure（7）
plot（abs（xcorr（zk（12,:
）,zk（12,:
））））
xlabel（'通道11脉压结果'）;
figure（8）
plot（real（zk（20,:
）））
title（'通道19波形'）;
zk_fft=abs（fft（zk（20,:
）））/max（abs（fft（zk（20,:
））））;
figure（9）
plot（（（0:
length（zk_fft）-1）*Bs/length（zk_fft））,fftshift（zk_fft））
xlabel（'频率'）;ylabel（'归一化幅度'）;
title（'通道19信号频谱'）;
figure（10）
plot（abs（xcorr（zk（20,:
）,zk（20,:
））））
xlabel（'通道19脉压结果'）;
第三题源程序：
%========
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