線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達設計與驗證-2ppt課件

1、線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達設計與驗證線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達設計與驗證實際實際仿真仿真實現(xiàn)實現(xiàn)測試測試n選課對象選課對象n前期至少選修過前期至少選修過三門課程之一三門課程之一n熟悉熟悉MATLAB程序設計和可編程邏輯器件開發(fā)程序設計和可編程邏輯器件開發(fā)n 2+10+8=20n學時安排學時安排n考核節(jié)點考核節(jié)點n 第二周：登記每組參數(shù)第二周：登記每組參數(shù)n 第三周：第三周：MATLAB仿真結果驗收仿真結果驗收n 第五周：第五周：FPGA程序在板測試程序在板測試相關知識點相關知識點n 脈沖壓縮信號脈沖壓縮信號n 線性脈沖壓縮信號產(chǎn)生方法線性脈沖壓縮信號產(chǎn)生方法 n 線性調(diào)頻信號脈沖壓縮處理線性調(diào)頻信號脈沖壓

2、縮處理 n 恒虛警處理恒虛警處理n 數(shù)字下變頻和上變頻處理數(shù)字下變頻和上變頻處理理論掌握理論掌握MATLAB仿真仿真FPGA實現(xiàn)實現(xiàn)需完成工作需完成工作n 參數(shù)設計帶寬參數(shù)設計帶寬頻點頻點采樣率采樣率抽取倍數(shù)抽取倍數(shù))n MATLAB程序編寫仿真程序編寫仿真n VHDL語言程序編寫仿真語言程序編寫仿真n 下載電路板調(diào)試下載電路板調(diào)試系統(tǒng)框架系統(tǒng)框架脈沖壓縮的作用脈沖壓縮的作用2cR1224max30(4 )tnnPGRkT B F DL u實現(xiàn)距離高分辨實現(xiàn)距離高分辨u增加最大作用距離增加最大作用距離2cRB常規(guī)脈沖雷達常規(guī)脈沖雷達2cB脈沖壓縮雷達脈沖壓縮雷達02c2c距離分辨力距離分辨力大

3、大提高大大提高1224max300(4 )avrnnP T GRkT B F D L avtrPPT作用距離增加作用距離增加脈沖壓縮信號的條件脈沖壓縮信號的條件0.850.250.5delay 50 samplesdelay 200 samples信號具有非線性相位譜信號具有非線性相位譜回顧群延時回顧群延時0脈沖壓縮的過程脈沖壓縮的過程窄脈沖寬度窄脈沖寬度脈寬為脈寬為 的線性調(diào)頻信的線性調(diào)頻信號經(jīng)過脈沖壓縮網(wǎng)絡處號經(jīng)過脈沖壓縮網(wǎng)絡處理，脈沖寬度被壓縮，理，脈沖寬度被壓縮，形成窄脈沖。形成窄脈沖。f01f壓縮比壓縮比0Df脈壓前后信噪比脈壓前后信噪比有無變化？有無變化？數(shù)字脈壓的實現(xiàn)方式數(shù)字脈壓

4、的實現(xiàn)方式u時域處理時域處理u頻域處理頻域處理FIR濾波器濾波器 x n y n h nFFT處理器處理器 x n y nIFFT處理器處理器 H k y nx nh n濾波器如何設計？濾波器如何設計？匹配濾波理論匹配濾波理論( )( )( )iix ts tn t匹配濾波器是一種最佳線性濾波器，在輸入為確知信號匹配濾波器是一種最佳線性濾波器，在輸入為確知信號加白噪聲的情況下，所得輸出信噪比達到最大。加白噪聲的情況下，所得輸出信噪比達到最大。()( )exp()iiSjs tj t dt( )()()exp()os tS jH jj t d20()()2oNP jH j20()2NNH jd輸

5、入輸入( )is tFT輸出輸出匹配濾波器頻響匹配濾波器頻響均勻白噪聲雙邊功率譜密度均勻白噪聲雙邊功率譜密度( )( )( )ooy ts tn t噪聲功率譜噪聲功率譜0( )2npN平均噪聲輸出功率平均噪聲輸出功率匹配濾波器匹配濾波器( )x t( )y t( )h t22020()()e( )()2j tioSjH jds tNNH jd22002()( )ioSjds tNN( )()()exp()ostS jHjj t d20( )2NNHd假設假設 時刻獲得峰值信號功率時刻獲得峰值信號功率0t則輸出信噪比則輸出信噪比02EN輸入信號能量輸入信號能量2()iESjd200( )2os

6、tENN0()()exp()iH jKSjj t*0( )()ih tKs tt*0()()exp()iH jKSjj t222() ()()()x jy jdx jdy jd施瓦茨不等式施瓦茨不等式線性調(diào)頻信號脈沖壓縮處理線性調(diào)頻信號脈沖壓縮處理線性調(diào)頻信號線性調(diào)頻信號20( )cos2itts tArectt矩形函數(shù)。矩形函數(shù)。 瞬時角頻率瞬時角頻率tdtdi002t2B212DB脈沖寬度脈沖寬度 內(nèi)，角頻率變化范圍內(nèi)，角頻率變化范圍02t調(diào)頻帶寬調(diào)頻帶寬時寬頻寬乘積時寬頻寬乘積u線性調(diào)頻信號的時域形式線性調(diào)頻信號的時域形式載頻隨時間變化圖載頻隨時間變化圖 時，時，I I、Q Q 兩路正交

7、信號兩路正交信號0020( )cos2itts tArectt信號波形圖信號波形圖 22021()22( )ee2xjXjiXASfdx u線性調(diào)頻信號的頻域形式線性調(diào)頻信號的頻域形式正頻率部分頻譜正頻率部分頻譜*( )( )( )( )()iiiiiSfSfSfSfSf001222,XXdxxthxstsio)()()(u線性調(diào)頻信號的匹配濾波輸出線性調(diào)頻信號的匹配濾波輸出匹配濾波器匹配濾波器( )is t( )os t( )h t*0( )( ) ()oiis tks x s ttx dx*0( )()ih tks tt( ) ()iiks x s x t dx0ttt令20( )cos2

8、2ixxs xA rectx20| |sin12( )cos222ottkAs tf tt2sin222tkAt0很高時，很高時，略去倍頻項略去倍頻項 加權或加權或頻譜整形頻譜整形u線性調(diào)頻信號的距離旁瓣抑制線性調(diào)頻信號的距離旁瓣抑制l 加權的實質：對信號進行失配處理加權的實質：對信號進行失配處理l 加權的形式：時域加權、頻域加權加權的形式：時域加權、頻域加權l(xiāng) 頻域加權函數(shù)形式：頻域加權函數(shù)形式：( )(1)cosnfW fKKBK=0.088，n=2：海明加權：海明加權K=0.333，n=2：3:1錐比加權函數(shù)錐比加權函數(shù)K=0，n=2：余弦平方加權函數(shù)：余弦平方加權函數(shù)K=0，n=3：余

9、弦立方加權函數(shù)：余弦立方加權函數(shù)K=0，n=4：余弦四次方加權函數(shù)：余弦四次方加權函數(shù)l 加權對脈壓性能的影響加權對脈壓性能的影響匹配濾波后的振幅譜匹配濾波后的振幅譜 經(jīng)海明加權后的振幅譜經(jīng)海明加權后的振幅譜 海明加權后的時域結果海明加權后的時域結果 匹配濾波后的時域結果匹配濾波后的時域結果 對對 的的LFM信號采用海明加權信號采用海明加權 5,12,0dBMHzs fl 譜修正對脈壓性能的影響譜修正對脈壓性能的影響使信號具有使信號具有理想窗的頻譜理想窗的頻譜( )( )( )H fS fW f譜修正濾波器頻響譜修正濾波器頻響( )H f( )( )( )H fW fS f對對 的的LFM信號

10、譜修正結果信號譜修正結果 5,12,0dBMHzs f理想海明窗加權譜理想海明窗加權譜 LFM信號的譜信號的譜 譜修正濾波器的譜譜修正濾波器的譜 譜修正后的輸出譜修正后的輸出 電 壓 控 制振 蕩 器波 門選 通倍 頻 器線 性 鋸 齒波 產(chǎn) 生 器方 波產(chǎn) 生 器同 步 信 號送 變 頻 器 及高 功 率 發(fā) 射 機T(a)擴 展 濾 波 器H()波 門 及 限 幅混 頻 及 濾 波功 率 放 大 器sinx / x脈 沖 產(chǎn) 生 器收 發(fā) 開 關(b)本 振 信 號si(t)s ( f )l線性調(diào)頻信號的產(chǎn)生線性調(diào)頻信號的產(chǎn)生(模擬方法）模擬方法）有源法有源法無源法無源法l線性調(diào)頻脈沖信號

11、的產(chǎn)生線性調(diào)頻脈沖信號的產(chǎn)生(數(shù)字方法）數(shù)字方法）數(shù)字頻率合成數(shù)字頻率合成DDS器件器件信號調(diào)理信號調(diào)理輸出輸出數(shù)字波形合成數(shù)字波形合成ROM(數(shù)字中頻數(shù)據(jù)數(shù)字中頻數(shù)據(jù))信號調(diào)理信號調(diào)理輸出輸出數(shù)模轉換數(shù)模轉換ROM(數(shù)字基帶數(shù)據(jù)數(shù)字基帶數(shù)據(jù))信號調(diào)理信號調(diào)理輸出輸出數(shù)模轉換數(shù)模轉換數(shù)字數(shù)字上變頻上變頻u 時域脈沖壓縮處理時域脈沖壓縮處理脈沖壓縮系統(tǒng)的具體實現(xiàn)脈沖壓縮系統(tǒng)的具體實現(xiàn)u頻域脈沖壓縮處理頻域脈沖壓縮處理中頻回波信號經(jīng)中頻回波信號經(jīng)正交相位檢波后正交相位檢波后的基帶視頻輸出的基帶視頻輸出完成數(shù)據(jù)的重疊存儲，完成數(shù)據(jù)的重疊存儲，以使濾波器能處理無限以使濾波器能處理無限的數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)序列對輸入數(shù)字脈壓信號進行對輸入數(shù)字脈壓信號進行頻域匹配濾波、旁瓣加權頻域匹配濾波、旁瓣加權抑制和頻譜修正等處理抑制和頻譜修正等處理產(chǎn)生使系統(tǒng)可靠產(chǎn)生使系統(tǒng)可靠工作的各種時鐘工作的各種時鐘和時序控制信號和時序控制信號u 數(shù)字上變頻數(shù)字上變頻(DUC)數(shù)字變頻結構數(shù)字變頻結構cosonsinon濾波濾波濾波濾波內(nèi)插內(nèi)插內(nèi)