雷達(dá)原理試驗(yàn)講解

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告哈爾濱工程大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程名稱： 雷達(dá)原理實(shí)驗(yàn)姓名：班級(jí)： 學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)名稱規(guī)范程度原理敘述實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)成績(jī)雷達(dá)信號(hào)波形分析實(shí)驗(yàn)數(shù)字式目標(biāo)距 離測(cè)量實(shí)驗(yàn)相位法與振幅 法測(cè)角實(shí)驗(yàn)動(dòng)目標(biāo)回波多 普勒頻率提取 與分析實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)折合成績(jī)注： 1、每個(gè)實(shí)驗(yàn)中各項(xiàng)成績(jī)按照 5 分制評(píng)定，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?yōu)楦黜?xiàng)總和 2、平均成績(jī)?nèi)「黜?xiàng)實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)3、折合成績(jī)按照教學(xué)大綱要求的百分比進(jìn)行折合2012 年 5 月雷達(dá)信號(hào)波形分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告2012 年 5月 10 日 班級(jí) 姓名 評(píng)分一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?. 了解雷達(dá)常用信號(hào)的形式。2. 學(xué)會(huì)用仿真軟件分析信號(hào)的特性。3 了解雷達(dá)常用信號(hào)的頻譜特點(diǎn)和模糊函數(shù)。二、

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)是在 PC機(jī)上利用 MATLAB仿真軟件進(jìn)行常用雷達(dá)信號(hào)的仿真、設(shè) 計(jì)。 針對(duì)所設(shè)計(jì)的雷達(dá)信號(hào)分析其頻譜特性和模糊函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置1 、簡(jiǎn)單脈沖調(diào)制信號(hào)：載頻范圍： 0.75MHz脈沖重復(fù)周期： 200us脈沖寬度： 10us幅度： 1V2、線性調(diào)頻信號(hào)：載頻范圍： 90MHz脈沖重復(fù)周期： 250us脈沖寬度： 25us信號(hào)帶寬： 16MHz幅度： 1V四、實(shí)驗(yàn)仿真波形簡(jiǎn)單脈沖調(diào)制信號(hào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：圖 1.1 簡(jiǎn)單脈沖調(diào)制信號(hào)（正弦）仿真結(jié)果將正弦變換成余弦后：圖 1.2 簡(jiǎn)單脈沖調(diào)制信號(hào)（余弦）仿真結(jié)果線性調(diào)頻信號(hào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：圖 1.3 線性調(diào)頻信號(hào)仿真結(jié)果五、實(shí)驗(yàn)成果分析1

3、、使用 x2=exp(i*2*pi*f0*t);信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，從頻譜圖可以看出，脈沖經(jīng)調(diào)制后只有和一個(gè)峰值，為一單頻信號(hào)，而使用 x2=cos(2*pi*f0*t); 信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，則出現(xiàn)兩個(gè)峰值，為 兩個(gè)頻率分量。2、在進(jìn)行線性調(diào)頻時(shí)，要計(jì)算出頻率變化的斜率，然后進(jìn)行調(diào)頻計(jì)算。由仿真 圖可以看出僅有 16MHZ的頻帶。六、教師評(píng)語教師簽字?jǐn)?shù)字式目標(biāo)距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?. 掌握數(shù)字式雷達(dá)距離測(cè)量的基本原理。2. 學(xué)會(huì)用 Quartus II 軟件設(shè)計(jì)數(shù)字式單目標(biāo)雷達(dá)距離錄取裝置。3 了解多目標(biāo)雷達(dá)距離錄取裝置的設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)原理圖 2.1 單脈沖編碼器實(shí)現(xiàn)框圖圖 2.2 波形示意圖將

4、發(fā)射機(jī)耦合過來的發(fā)射脈沖作為啟動(dòng)脈沖， 回波脈沖作為結(jié)束信號(hào)， 記錄在此期間的計(jì)數(shù) 脈沖數(shù)，然后由每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離，則可以計(jì)算出目標(biāo)的實(shí)際距離。圖 2.3 Quartus 設(shè)計(jì)流程實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置Clk: 周期 0.05us占空比50%Start: 周期 10us占空比2%Stop ：周期 8us占空比2%Read: 周期 100us 占空比 65%四、 實(shí)驗(yàn)仿真波形r11.1圖 2.4 實(shí)驗(yàn)原理圖圖 2.5 波形仿真圖五、 實(shí)驗(yàn)成果分析D:由 start 和 stop 組成的收發(fā)開關(guān)雷達(dá)所發(fā)脈沖數(shù)為 126R_out：所測(cè)距離為為 945m經(jīng)計(jì)算一次收發(fā)開關(guān)脈沖所走的距離為 C*Tr=3*

5、108*0.05*10-5/2=7.5m,126*7.5=945m 所 以仿真結(jié)果正確。六、 教師評(píng)語教師簽字相位法與振幅法測(cè)角實(shí)驗(yàn)報(bào)告、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?. 了解雷達(dá)常用信號(hào)的形式。2. 學(xué)會(huì)用仿真軟件分析信號(hào)的特性。3了解雷達(dá)常用信號(hào)的頻譜特點(diǎn)和模糊函數(shù)。、實(shí)驗(yàn)原理相位法測(cè)角利用多個(gè)天線所接收回波信號(hào)之間的相位差進(jìn)行測(cè)角。 設(shè)在 方 向有遠(yuǎn)區(qū)目標(biāo)， 則到達(dá)接收點(diǎn)的目標(biāo)所反射的電波近似為平面波。 由于兩天線間距離 d，故它們所收到的信號(hào)由于存在波程差R 而產(chǎn)生相位差2 R 2 dsin，就可以確定式中， 為雷達(dá)波長。如用相位計(jì)進(jìn)行比相，測(cè)出其相位差 目標(biāo)方向 。比幅法: 求兩信號(hào)幅度的比值u1

6、( ) F( k t)u2( ) F( k t)0的方向，查找預(yù)先制定的表格就可以估根據(jù)比值的大小可以判斷目標(biāo)偏離 計(jì)出目標(biāo)偏離 0 的數(shù)值。三、實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置單基線測(cè)向源程序 d12=0.1；d13=0.28；f=3.7G 比幅法四、實(shí)驗(yàn)仿真波形單、雙基線測(cè)向：圖 3.1 單、雙基線仿真結(jié)果比幅法：1、2、3、圖 3.2 比幅法仿真結(jié)果五、實(shí)驗(yàn)成果分析單基線與雙基線： 由公式 2 R 2 d sin 與 13 d13 便可導(dǎo)出單基線與雙基線的角12 d12度。經(jīng)過 matlab 仿真，可以看出結(jié)果正確，驗(yàn)證無誤。比幅法：利用公式 u1( ) F( k t)與 2 R 2 dsin 可得 3 圖

7、的關(guān)u2( ) F ( k t)系，由于 3 就是角度與比值的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 從曲線上對(duì)應(yīng)角度便可測(cè)的 角度值。六、教師評(píng)語教師簽字動(dòng)目標(biāo)回波多普勒頻率提取與分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?. 學(xué)習(xí)連續(xù)波雷達(dá)和脈沖多普勒雷達(dá)測(cè)速的基本原理。2. 了解多普勒頻率的提取方法。二、實(shí)驗(yàn)原理多普勒效應(yīng)是指當(dāng)發(fā)射源和接收者之間有相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)， 接收到的信號(hào)頻 率將發(fā)生變化。我們已經(jīng)知道，回波信號(hào)的多普勒頻移 fd 正比與徑向速度，而 反比與雷達(dá)工作波長 ，即2vrf0 2vrcrfd 2vr frc多普勒的相對(duì)值正比與目標(biāo)速度與光速之比，fd 的正負(fù)值取決于目標(biāo)的運(yùn) 動(dòng)方向。在多數(shù)情況下，多普勒頻率處于音頻

8、范圍。 例如，當(dāng) 10cm, vr 300m/s 時(shí)，求得 fd =6KHZ。而此時(shí)雷達(dá)工作頻率 f0 3000Mhz ，目標(biāo)回波信號(hào)頻率為 fr 3000MHz 6kHz ，兩者相差的百分比是很小的。因此要從接收信號(hào)中提取 多普勒頻率需要采用差拍的方法，即設(shè)法取出 f0和 fr 的差值 fd。三、實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置中心頻率 3500MHz脈沖重復(fù)頻率： 25khz脈沖寬度： 4us 占空比為 10%幅度： 1V運(yùn)動(dòng)速度： 5 馬赫四、實(shí)驗(yàn)仿真波形Figure1Figure2圖 4.1 程序仿真結(jié)果（ 1 ）圖 4.2 程序仿真結(jié)果（ 2）fd1 = 40000;v1 =1.7143e+003;fd3 =40000;v3 = 1.71