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1、雷达技术实验报告专业班级：姓名：学号：一、实验内容及步骤1. 产生仿真发射信号：雷达发射调频脉冲信号，IQ两路；2. 观察信号的波形，及在时域和频域的包络、相位；3. 产生回波数据：设目标距离为 R=0 5000m4. 建立匹配滤波器，对回波进行匹配滤波；5. 分析滤波之后的结果。二、实验环境matlab三、实验参数脉冲宽度 T=10e-6;信号带宽 B=30e6;调频率 丫二B/T;采样频率 Fs=2*B;采样周期 Ts=1/Fs;采样点数 N=T/Ts;S. (/) A cos(2 /0/ + jryt2 + p)Sq (/) = A sin(27r /0/ + jryt2 +$ (0 =
2、 $ + 7(O = A Exp(丿(2疋九0 + Tzy/2 + 仞)匹配滤波器h(t)=S t*(-t)时域卷积 conv，频域相乘 fft , t=linspace(T1,T2,N);四、实验原理1、匹配滤波器原理：在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为 x(t):x(t) =s(t) n(t)其中：s(t)为确知信号，n(t)为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为No/2设线性滤波器系统的冲击响应为h(t),其频率响应为H ( ),其输出响应:输入信号能量：输入、输出信号频谱函数:y(t) 7(t)no(t)E(s)二 s
3、2(t)dt :：:qQS( )s(t)e-j tdtSo( ) = H( )S( )1 - j tSo(t)H ( )S( )e d 2兀总输出噪声的平均功率:2 1 12En。P10C )dH (JPnCJd O -TT 2 :SNRr旳2_.;HC ) PnC )dC )利用Schwarz不等式得:SNR -二 S( ) 二 Pn()上式取等号时，滤波器输出功率信噪比 SNR最大取等号条件:H(八Pn(异当滤波器输入功率谱密度是Pn()二N/2的白噪声时，MF的系统函数为:H ( ) = kS*( )/ to, 2Nok为常数1，S*()为输入函数频谱的复共轭，S*()=S(- J，也是
4、滤波器 的传输函数 H()。SNR=Es为输入信号s(t)的能量，白噪声n(t)的功率谱为N/2SNR只输入信号s(t)的能量Es和白噪声功率谱密度有关。白噪声条件下，匹配滤波器的脉冲响应：h(t) =ks*(t。-t)如果输入信号为实函数，则与s(t)匹配的匹配滤波器的脉冲响应为:h(t) =ks(t。-t)k为滤波器的相对放大量，一般k =1。匹配滤波器的输出信号：s(t) =s(t)*h(t) =kR(t-t。)匹配滤波器的输出波形是输入信号的自相关函数的k倍，因此匹配滤波器可以看成是一个计算输入信号自相关函数的相关器，通常k=1o2、线性调频信号(LFM )LFM信号(也称Chirp信
5、号)的数学表达式为：2.1式中fc为载波频率,rect=1 号 ，X1 .t0) (b) down-chirp(K1时，LFM信号特征表达式如下:SL F Mf)L F Mf )S(t) =2.3对于一个理想的脉冲压缩系统，要求发射信号具有非线性的相位谱，并使其包络接近矩形；其中S(t)就是信号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已。因此， Matlab仿真时，只需考虑S(t)3、LFM信号的脉冲压缩窄脉冲具有宽频谱带宽，如果对宽脉冲进行频率、相位调制，它就可以具有 和窄脉冲相同的带宽，假设LFM信号的脉冲宽度为T，由匹配滤波器的压缩后
6、， 带宽就变为，且D -1,这个过程就是脉冲压缩信号s(t)的匹配滤波器的时域脉冲响应为:3.1h(t) =s (t。-t)to是使滤波器物理可实现所附加的时延。理论分析时，可令to = 0,重写3.1式，h(t)=s*(t)将3.1式代入2.1式得：h(t) = rect (半)e jKteJ 2fctsoft)-匹配隨肢h(t)A图3 LFM信号的匹配滤波如图3, s(t)经过系统h(t)得输出信号s/t)s(t)=s(t)* h(t)s(u)h(t _u)du = j_h(u)s(t _u)duQO.J：-.Ku2Uj2：；fcUj：；K(t_u)2t - Ue rect( )e c e
7、 rect()eJ2mdu-oOT2(t)二.eJK2e#KtUdu2=eJ 二Kt-pjKtu T/_e72xej 顶口j2兀Kt t T2sin 二 K(T -t)t j2-fct e: Kt(3.4)t -T280(t)= . ej_Kt2j：Ktudu-T2=ejKt2 etut+%xej2 皿A(3.5)sin 二 K(T t)t j2fcte: Kt3.5合并3.4和3.5两式:so(t) =Tsin uKT(1-T)t二 KTt3.6式即为LFM脉冲信号经匹配滤波器得输出，它是一固定载频fc的信号，这是 因为压缩网络的频谱特性与发射信号频谱实现了 “相位共轭匹配”，消除了色散;
8、当t乞T时，包络近似为辛克(sine)函数。S0(t)二TSa(二 KTt)rect(7)=TSa(二 Bt)rect(右)图4匹配滤波的输出信号15T1如图4,当二Bt =：也时，t二为其第一零点坐标；当二Bt 时，t -，B22B习惯上，将此时的脉冲宽度定义为压缩脉冲宽度。112 =2BBLFM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DD = T 二 TB _1T压缩比也就是LFM信号的时宽-带宽积。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) o五、实验结果LFM信号的时域波形和幅频特性 /实现LFM
9、信号的matlab代码%脉冲脉宽10us%调频调制带宽30MHz%线性调频斜率% 采样频率和采样间隔T=10e-6;B=30e6;K=B/T;Fs=2*B;Ts=1/Fs;N=T/Ts;%调频信号t=li nspace(-T/2,T/2,N);St=exp(j*pi*K*t.A2); subplot(211) plot(t*1e6,real(St); xlabel( t/s);title(线性调频信号的实部)； grid on ;axis tight ; subplot(212)freq=li nspace(-Fs/2,Fs/2,N); plot(freq*1e-6,fftshift(abs(
10、fft(St); xlabel( f/Mhz );title(线性调频信号的频率谱)； grid on ;axis tight ;10QI既比理営后的燥世帼知信号时间-20-3Q弟eslw时问匹配憑裁野厨的线哲谓第信号（放大线性调频信号的匹配滤波/实现匹配滤波器及放大的T=10e-6;B=30e6;K=B/T;Fs=10*B;Ts=1/Fs;N=T/Ts;t=li nspace(-T/2,T/2,N);St=exp(j*pi*K*t.A2); Ht=exp(-j*pi*K*t.A2);Sot=co nv(St,Ht);subplot(211)L=2*N-1;t1=li nspace(-T,T,
11、L);Z=abs(Sot);Z=Z/max(Z); Z=20*log10(Z+1e-6);Z1=abs(si nc(B.*t1);Z1= 20*log10(Z1+1e-6);t1=t1*B;plot(t1, Z,t1,Z1,r.)；axis(-15,15,-50,i nf);grid legend(仿真,sinc);xlabel(时间);ylabel(振幅,dB);title(匹配滤波器后的线性调频信号subplot(212)N0=3*Fs/B; t2=-N0*Ts:Ts:N0*Ts;matlab代码% 匹配滤波器%匹配滤波器后的线性调频信号%归一化%sinc函数）；%放大r.);on ;Xt
12、ick ，-3,-2,-1,-0.5,0,0.5,1,2,3););t2=B*t2;plot(t2,Z(N-N0:N+N0),t2,Z1(N-N0:N+N0), axis(-i nf,in f,_50,i nf);gridset(gca, Ytick ，-13.4,-4,0, xlabel(时间);ylabel(振幅,dB);title(匹配滤波器后的线性调频信号()/matlab 代码fun cti onLFM_radar(T,B,Rmi n,Rmax,R,RCS)if n arg in=0T=10e-6;B=30e6;Rmi n=10000;Rmax=15000;R=10500,11000,12000,12008,13000,13002;%理想点目标距离RCS=1 1 1 1 1 1;%雷达散射截面end%=%2Z yC=3e8;%(专播距离K=B/T;Rwid=Rmax-Rmi n;%仪表接受窗口Twid=2*Rwid/C;%一秒接受窗口Fs=5*B;Ts=1/Fs;
