雷達(dá)信號(hào)處理大作業(yè)

1、南京航空航天大學(xué)雷達(dá)信號(hào)分析課程報(bào)告班級(jí)：0413001學(xué)號(hào)：041300515姓名：杜亮2021年4月1 .摘要：本文主要求解了單載頻矩形脈沖信號(hào)以及特定帶寬的線性調(diào)頻信號(hào)的模糊函數(shù),并基于matlab實(shí)現(xiàn)了模糊函數(shù)、模糊度、距離與速度自相關(guān)函數(shù)的繪制.2 .引言：雷達(dá)通過對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行接收檢測(cè)處理來識(shí)別復(fù)雜回波中的有用信息.其中,雷達(dá)信號(hào)波形的選擇與設(shè)計(jì)有著相當(dāng)重要的作用, 它直接影響到雷達(dá)發(fā)射機(jī)形式的選擇、 信 號(hào)處理方式、雷達(dá)的作用距離及抗干擾、抗截獲等很多重要問題.為了選擇或者設(shè)計(jì)出適合特定用途的雷達(dá)信號(hào)形式,在對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前有必要研究各種雷達(dá)信號(hào)的性能.雷達(dá)信號(hào)模糊函數(shù)全面地反

2、映了雷達(dá)所發(fā)射的信號(hào)在距離和 速度二維上的測(cè)量精度和分辨率.現(xiàn)代信息技術(shù)的開展對(duì)現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)在有效作用距離、分辨率、測(cè)量精度以及電子對(duì)抗諸多方面提出了越來越高的要求.針對(duì)現(xiàn)代雷達(dá)的特殊用途,模糊函數(shù)理論為系統(tǒng)研究最優(yōu)波形提供了根本的研究平臺(tái). 模糊函數(shù)把雷達(dá)接收機(jī)輸出信號(hào)的復(fù)包絡(luò)描述為 雷達(dá)目標(biāo)距離和徑向速度的函數(shù), 它可以提供分辨力、測(cè)量精度和雜波抑制等重要信息.3 .具體內(nèi)容3.1 一般雷達(dá)信號(hào)的模糊函數(shù)：3.1.1 時(shí)間-頻率復(fù)合自相關(guān)函數(shù),(信號(hào)復(fù)包絡(luò)的二維自相關(guān)函數(shù))(,)= u(t)u (t)ej2 tdtoO=u (f)u(f -)e j2 f df3.1.2 模糊函數(shù)的一般定義

3、:2.(,)二0/)1 = 7 (T / ) 7 0 / )oOEj 2 - t(,)= 一 u (t)u(t )e j2 tdtoOqQ j 2 二 f .=u(f )u (f - )ej2 f df3.1.3 模糊函數(shù)與一維分辨力的關(guān)系七2中(0) = Lu(t)u(t +)ej2""dt =|CC)(0,) u(t)u (t )ej2 tdt3.2單載頻脈沖信號(hào)的模糊函數(shù):j(t)V1/T()0t T其它由3.1.1可知,其模糊函數(shù)為:sin| ) T- (t - h I)由3.1.3可知,其距離自相關(guān)與速度自相關(guān)分別為:(0,)2 sin T3.3線性調(diào)頻信號(hào):由3

4、.1.1可知,其模糊函數(shù)為:其距離自相關(guān)為K(),.一 2,sinc( T)12u =recsin7r(q kr)(T t)江(£ kr(T - |rb(T -H)r <Tsin7r8Tl 一Nt,O| = T|x(.,旬=T其速度自相關(guān)函數(shù)為：F Btsin7r£T4 .仿真結(jié)果與相關(guān)波形：4.1 單載頻矩形脈沖信號(hào)：(1)取T=1us,其模糊函數(shù)如圖一所示:圖 1(2)取3dB處的模糊度,結(jié)果如圖 2所示：圖2(3)其距離與速度自相關(guān)函數(shù)分別如圖3、圖4所示:圖3 .距離自相關(guān)函數(shù)圖4速度自相關(guān)函數(shù)4.2 :線性調(diào)制脈沖信號(hào)：帶寬為40MHz其剪切角k=B/T=4

5、0(1) 模糊函數(shù)如圖5所示：(2)EG： It汗E:i4粕Ml巾口用圖5模糊函數(shù)圖取3dB處的模糊度如圖6所示：圖6模糊度圖-3dB(3) 其距離與速度自相關(guān)分別如圖 7,圖8所示:圖7距離自相關(guān)函數(shù)圖8速度自相關(guān)函數(shù)5 .結(jié)果與性能分析：5.1 單載頻脈沖信號(hào)：為了提升雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)水平、測(cè)量精度,要求雷達(dá)信號(hào)具有大的時(shí)寬、帶寬、能量的乘積、而單載頻脈沖信號(hào)的時(shí)寬與帶寬的乘積接近于1,大的時(shí)寬與帶寬不可兼得,有哪次利用單載頻產(chǎn)生的脈沖信號(hào)不可能通過時(shí)提升距離分辨力和速度分辨力.5.2 (線性調(diào)頻)線性調(diào)頻信號(hào)：(1)旁瓣雖然其旁瓣較高,信噪比擬低,但是其線性調(diào)頻信號(hào)具有較好的多普勒性能:不

6、隨多普勒率的增大而升高2產(chǎn)生耦合時(shí)移,3經(jīng)過加權(quán)濾波,旁瓣會(huì)降低,信噪比損失 適宜于設(shè)計(jì)大時(shí)寬脈沖壓縮信號(hào).附：Matlab代碼如下：(1) .close all ;T=1;D=64;t=-T:T/D:T;%1|位為 usf=-1/T:1/T/D:1/T;tau,fd=meshgrid(t,f);tau1=(T-abs(tau)/T;s1=pi*fd.*tau1;s1=s1+eps;ambiguity=abs(sin(s1)./s1.*tau1);figure(1);surfl(tau*1e6,fd*1e-6,ambiguity);title ('矩形脈沖信號(hào)模糊函數(shù)圖);xlabel

7、 ('tau - us');ylabel ('fd - MHz');zlabel ('Ambiguity function');figure(2);contour(tau*1e6,fd*1e-6,ambiguity,0.5 0.5,'b');title ('模糊度圖(-3dB ) ' ); grid on ;xlabel ( 'tau - us' );ylabel ( 'fd - MHz' );figure(3);plot(t*1e6,tau1(D,:);title ('距離

8、模糊函數(shù)圖');grid on ;xlabel ( 'tau - us' );ylabel ( 'Ambiguity function');ff=abs(sin(s1)./s1); ffd=ff(:,D+1);figure(4);plot(fd*1e-6,ffd);title ('速度模糊函數(shù)圖');grid on ;xlabel ( 'fd - MHz' );ylabel ( 'Ambiguity function');(2)close allT=1;D=64;B=10;k=B/T;t=-T:T/D:T;

9、%f=-10/T:1/T/D:10/T;tau,fd=meshgrid(t,f);tau1=(T-abs(tau)/T;s1=pi.*(fd-k*tau).*tau1;s1=s1+eps;ambiguity=abs(sin(s1)./s1.*tau1);figure(1);surfl(tau*1e6,fd*1e-6,ambiguity);title ('線性調(diào)頻信號(hào)模糊函數(shù)圖);xlabel ('tau - us');ylabel ('fd - MHz');zlabel ('Ambiguity function');'b'

10、 );figure(2);contour(tau*1e6,fd*1e-6,ambiguity,0.7 0.7 ,title ('模糊度圖(-3dB ) ' ); grid on ;xlabel ( 'tau - us' );ylabel ( 'fd - MHz' );distance = T*abs (sin (pi*B*tau.*tau1)./(pi*B*tau);figure(3);plot(t*1e6,distance(D,:);title ('距離模糊度圖)；grid on ;xlabel ( 'tau - us' );ylabel ( 'Ambiguity function');ff=T*abs(sin(pi*fd*T)./(pi*fd*T); ff