雷達脈沖壓縮matlab

1、-作者xxxx-日期xxxx雷達脈沖壓縮matlab【精品文檔】雷達脈沖壓縮摘要：脈沖壓縮雷達能同時提高雷達的作用距離和距離分辨率。這種體制采用寬脈沖發(fā)射以提高發(fā)射的平均功率，保證足夠大的作用距離；而接受時采用相應的脈沖壓縮算法獲得窄脈沖，以提高距離分辨率，較好的解決雷達作用距離與距離分辨率之間的矛盾。關鍵詞：脈沖壓縮；匹配濾波；matlab1、雷達工作原理雷達是Radar（Radio Detection And Ranging）的音譯詞，意為“無線電檢測和測距”，即利用無線電波來檢測目標并測定目標的位置，這也是雷達設備在最初階段的功能1。典型的雷達系統(tǒng)如圖1.1，它主要由發(fā)射機，天線，接收機

2、，數(shù)據(jù)處理，定時控制，顯示等設備組成。利用雷達可以獲知目標的有無，目標斜距，目標角位置，目標相對速度等?，F(xiàn)代高分辨雷達擴展了原始雷達概念，使它具有對運動目標(飛機，導彈等)和區(qū)域目標(地面等)成像和識別的能力。雷達的應用越來越廣泛。 圖1.1 簡單脈沖雷達系統(tǒng)框圖 雷達發(fā)射機的任務是產(chǎn)生符合要求的雷達波形（Radar Waveform），然后經(jīng)饋線和收發(fā)開關由發(fā)射天線輻射出去，遇到目標后，電磁波一部分反射，經(jīng)接收天線和收發(fā)開關由接收機接收，對雷達回波信號做適當?shù)奶幚砭涂梢垣@知目標的相關信息。 假設理想點目標與雷達的相對距離為R，為了探測這個目標，雷達發(fā)射信號,電磁波以光速向四周傳播，經(jīng)過時間后

3、電磁波到達目標，照射到目標上的電磁波可寫成：。電磁波與目標相互作用，一部分電磁波被目標散射，被反射的電磁波為，其中為目標的雷達散射截面（Radar Cross Section ,簡稱RCS），反映目標對電磁波的散射能力2。再經(jīng)過時間后，被雷達接收天線接收的信號為。如果將雷達天線和目標看作一個系統(tǒng)，便得到如圖1.2的等效，而且這是一個LTI（線性時不變）系統(tǒng)。 雷達等效于LTI系統(tǒng)等效LTI系統(tǒng)的沖擊響應可寫成: (1.1)M表示目標的個數(shù)，是目標散射特性，是光速在雷達與目標之間往返一次的時間， (1.2)式中，為第i個目標與雷達的相對距離。雷達發(fā)射信號經(jīng)過該LTI系統(tǒng)，得輸出信號(即雷達的回波

4、信號)： (1.3) 雷達回波信號處理 的匹配濾波器為： (1.4)于是， （1.5）對上式進行傅立葉變換： (1.6)如果選取合適的，使它的幅頻特性為常數(shù)，那么1.6式可寫為： (1.7)其傅立葉反變換為： (1.8)中包含目標的特征信息和。從 中可以得到目標的個數(shù)M和每個目標相對雷達的距離： （1.9）這也是線性調頻（LFM）脈沖壓縮雷達的工作原理。2、線性調頻（LFM）信號脈沖壓縮雷達能同時提高雷達的作用距離和距離分辨率。這種體制采用寬脈沖發(fā)射以提高發(fā)射的平均功率，保證足夠大的作用距離；而接受時采用相應的脈沖壓縮算法獲得窄脈沖，以提高距離分辨率，較好的解決雷達作用距離與距離分辨率之間的矛

5、盾。脈沖壓縮雷達最常見的調制信號是線性調頻（Linear Frequency Modulation）信號,接收時采用匹配濾波器（Matched Filter）壓縮脈沖。LFM信號(也稱Chirp 信號)的數(shù)學表達式為： (2.1)式中為載波頻率，為矩形信號， （2.2） ，是調頻斜率，于是，信號的瞬時頻率為，如圖2.1 圖2.1 典型的chirp信號（a）up-chirp(K>0)（b）down-chirp(K<0)將2.1式中的up-chirp信號重寫為： （2.3）式中， （2.4）是信號s(t)的復包絡。由傅立葉變換性質，S(t)與s(t)具有相同的幅頻特性，只是中心頻率不同

6、而以，因此，Matlab仿真時，只需考慮S(t)3。3、FM脈沖的匹配濾波信號的匹配濾波器的時域脈沖響應為： （3.1）是使濾波器物理可實現(xiàn)所附加的時延。理論分析時，可令0，重寫3.1式， （3.2）將2.1式代入3.2式得: (3.3 ) 圖3.1：LFM信號的匹配濾波如圖3.1,經(jīng)過系統(tǒng)得輸出信號， 當時, (3.4)當時, (3.5)合并3.4和3.5兩式： （3.6）3.6式即為LFM脈沖信號經(jīng)匹配濾波器得輸出,它是一固定載頻的信號。當時，包絡近似為辛克（sinc）函數(shù)。 （3.7）圖3.2：匹配濾波的輸出信號如圖3.2，當時，為其第一零點坐標；當時，習慣上，將此時的脈沖寬度定義為壓縮

7、脈沖寬度。 (3.8)LFM信號的壓縮前脈沖寬度T和壓縮后的脈沖寬度之比通常稱為壓縮比D， （3.9）3.9式表明，壓縮比也就是LFM信號的時寬頻寬積。4、matlab程序與結果分析 （1）主要程序： x(:,1:n) = 0.; y(1:n) = 0.; replica(1:n) = 0.; replica = exp(i * pi * (b/taup) .* t.2); for j = 1:1:nmb range = smb_range(j) ; x(j,:) = smb_rcs(j) .*exp(-i*2*pi*f0*2*range/c).* exp(i * pi * (b/taup)

8、.* (t +(2*range/c).2) ; y = x(j,:) + y; end rfft = fft(replica,nfft); yfft = fft(y,nfft); out= abs(ifft(rfft .* conj(yfft) ./ (nfft); s = taup * c /2; Npoints = ceil(rrec * nfft /s); dist =linspace(0, rrec, Npoints); （2）運行結果雷達信號對三個目標進行探測，本設計中，分辨出相鄰兩點目標的最小距離是1.5米。故當兩點距離小于1.5米時，雷達將分辨不出，即視為一點。5、結論脈沖壓縮雷

9、達既保持了窄脈沖的高距離分辨力，又能獲得寬脈沖的強檢測能力。脈沖壓縮技術是大時寬帶寬乘積信號經(jīng)過匹配濾波器實現(xiàn)的, 不同的信號形式有不同的壓縮性能, 其中線性調頻脈沖信號的諸多優(yōu)點使其稱為脈沖壓縮信號的首選,它也是最早、應用最廣泛的脈沖壓縮信號。脈沖壓縮技術能在雷達發(fā)射功率受限的情況下, 提高目標的探測距離, 并且保持很高的分辨力, 是雷達反隱身、多目標分辨、抗干擾的重要手段, 在目前的雷達信號系統(tǒng)中有著廣泛的應用。6、參考文獻1丁鷺飛，耿富錄·雷達原理（第三版）·西安：西安電子科技大學出版社，2006. 2樓順天，姚若玉，沈俊霞·MATLAB程序設計語言

10、3;西安：西安電子科技大學西電出版社，2007. 3元春，蘇廣州，米紅·寬帶雷達信號產(chǎn)生技術M·北京：國防工業(yè)出版社，2002.附錄：nmb = 4; %目標個數(shù)3個 rrec =200; %測量目標最遠距離b = 100e6; %調頻信號帶寬smb_rcs = 1 1 1 2; %三點目標的橫截面積taup = 0.005e-3; %信號持續(xù)脈寬f0 = 5.6e9; % 載頻頻率c = 3e8; % 信號傳播的速度，即光速fs = 2*b; % 采樣的頻率sampling_interval = 1/fs; n = fix(taup/sampling_interval);

11、 %總共點數(shù)（取整）nfft =n % 采樣點數(shù)freqlimit = 0.5*fs; freq = linspace(-freqlimit,freqlimit,n); % 頻率采樣間隔 = fs/n = 1/taup;t = linspace(-taup/2,taup/2,n); %相鄰點時間間隔x(:,1:n) = 0.; % x為矩陣y(1:n) = 0.; replica(1:n) = 0.;replica = exp(i * pi * (b/taup) .* t.2); %基帶線性調頻信號for j = 1:1:nmb %矩陣方法將接收信號疊加 range = smb_range(j

12、) ; x(j,:) = smb_rcs(j) .*exp(-i*2*pi*f0*2*range/c).* exp(i * pi * (b/taup) .* (t +(2*range/c).2) ; %接收信號 y = x(j,:) + y; %信號疊加endrfft = fft(replica,nfft);yfft = fft(y,nfft);out= abs(ifft(rfft .* conj(yfft) ./ (nfft);s = taup * c /2; Npoints = ceil(rrec * nfft /s);dist =linspace(0, rrec, Npoints); %圖片顯示：figure subplot(311)plot(t,real(replica);axis tight;xlabel('Range in meters');ylabel('Amplitude in dB');title('線性調頻信號');subplot(312)plot(t,real(y);axis tight;xlabel('Range in