雷达信号处理和数据处理.doc

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1、脉冲压缩雷达的仿真脉冲压缩雷达与匹配滤波的MATLAB仿真2014-10-28西安电子科技大学信息对抗技术姓名：--------学号：----------一、雷达工作原理雷达，是英文Radar的音译，源于radiodetectionandranging的缩写，原意为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。雷达发射机的任务是产生符合要

2、求的雷达波形（RadarWaveform），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。但是因为普通脉冲在雷达作用距离与距离分辨率上存在自我矛盾，为了解决这个矛盾，我们采用脉冲压缩技术，即使用线性调频信号。二、线性调频（LFM）信号脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率。这种体制采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够大的作用距离；而接受时采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲，以提高距离分辨率，较好的解决雷达作用距

3、离与距离分辨率之间的矛盾。脉冲压缩雷达最常见的调制信号是线性调频（LinearFrequencyModulation）信号,接收时采用匹配滤波器（MatchedFilter）压缩脉冲。LFM信号的数学表达式：（2.1）其中为载波频率，为矩形信号：（2.2）其中是调频斜率，信号的瞬时频率为，如图（图2.1.典型的LFM信号（a）up-LFM(K>0)（b）down-LFM(K<0)）将式1改写为：（2.3）其中（2.4）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，Matla

4、b仿真时，只需考虑S(t)。以下Matlab程序产生(2.4）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T=10e-6;%持续时间是10usB=30e6;%调频调制带宽为30MHzK=B/T;%调频斜率Fs=2*B;Ts=1/Fs;%采样频率和采样间隔N=T/Ts;N=T/Ts;t=linspace(-T/2,T/2,N);St=exp(j*pi*K*t.^2);%产生线性调频信号subplot(211)plot(t*1e6,real(St));xlabel('时间/us');title('LFM的时域波形');

5、gridon;axistight;subplot(212)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N);plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('频率/MHz');title('LFM的频域特性');gridon;axistight;（图2.2：LFM信号的时域波形和频域特性）一、压缩脉冲的匹配滤波信号的匹配滤波器的时域脉冲响应为：(3.1)是使滤波器物理可实现所附加的时延。理论分析时，可令＝0，重写3.1式，(3.2)将2.1式代入3.2式得:(3.3)图3.1：LFM信

6、号的匹配滤波如图3.1,经过系统得输出信号，(3.4)当时,(3.5)当时,(3.6)合并3.5和3.6两式：(3.7)3.7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。当时，包络近似为辛克（sinc）函数。(3.8)图3.2：匹配滤波的输出信号如图3.2，当πBt=±π时，t=±1/B为其第一零点坐标；当πBt=±π/2时，t=±1/2B，习惯上，将此时的脉冲宽度定义为压缩脉冲宽度。(3.9)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，(3.10)式3.10表明，压缩比也就是LFM信号的时宽

7、频宽积。由2.1,3.3,3.7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)。以下Matlab程序段仿真了图3.1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);%产生线性调频信号Ht=exp(-j*pi*K*t.^2);%匹配滤波器Sot=conv(St,Ht);%线性调

8、频信号经过匹配滤波器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.*