线性调频(lfm)信号脉冲压缩仿真

随机信号处理实验线性调频（LFM）信号脉冲压缩仿真一、实验目的1、了解线性FM信号的产生及其性质；2、熟悉MATLAB的基本使用方法；3、利用MATLAB语言编程匹配滤波器。4、仿真实现FM信号通过匹配滤波器实现脉压处理，观察前后带宽及增益。5、步了解雷达中距离分辨率与带宽的对应关系。二、实验内容1、线性调频信号线性调频矩形脉冲信号的复数表达式为200122JFTJFTULFMTTUTARECS2,210,JUTTTUTARECTREC为信号的复包络，其中为矩形函数。0F式中为脉冲宽度,为信号瞬时频率的变化斜率，为发射频率。当（即大时宽带宽乘积）时，线性调频信号特性表达式如下1B02LFMFFRECTUBS幅频特性204LFFF相频特性200112IDFFTUFTT信号瞬时频率程序如下产生线性调频信号T10E6脉冲宽度B400E6CHIRPSIGNAL频带宽度400MHZKB/T斜率FS2BTS1/FS采样频率与采样周期NT/TSN8000TLINSPACET/2,T/2,N对时间进行设定STEXPJPIKT2产生CHIRPSIGNALFIGURESUBPLOT2,1,1PLOTT1E6,REALSTXLABELTIMEINUSECTITLE线性调频信号GRIDONAXISTIGHTSUBPLOT2,1,2FREQLINSPACEFS/2,FS/2,N对采样频率进行设定PLOTFREQ1E6,FFTSHIFTABSFFTSTXLABELFREQUENCYINMHZTITLE线性调频信号的幅频特性GRIDONAXISTIGHTMATLAB程序产生CHIRP信号，并作出其时域波形和幅频特性，如图2、匹配滤波器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TXTNST其中为确知信号，为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为TSTN。2/NO设线性滤波器系统的冲击响应为，其频率响应为，其输出响应THHTNTSYOO白噪声条件下，匹配滤波器的脉冲响应TKSTHO如果输入信号为实函数，则与匹配的匹配滤波器的脉冲响应为TSTCSHO为滤波器的相对放大量，一般。C1匹配滤波器的输出信号OOOTKRTHTSTS匹配滤波器的输出波形是输入信号的自相关函数的倍，因此匹配滤波器可C以看成是一个计算输入信号自相关函数的相关器，通常1。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，带宽就变为，且，这个过程就是脉冲压缩。1DT信号的匹配滤波器的时域脉冲响应为TSTSTHO31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310TT式，TSTH将31式代入21式得2CJFTJKTTHTRECET经过系统得输出信号。STHTOST经计算得20SIN1CJFTTUTTSTRECTT上式即为LFM脉冲信号经匹配滤波器得输出,它是一固定载频的信号，CF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；当时，包络近似为辛克（SINC）函数。TT022TTTSAUTTRECSABTRECT如上图，当时，为其第一零点坐标；当时，BT1TB2BT，习惯上，将此时的脉冲宽度定义为压缩脉冲宽度。12T2LFM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D1BDST,HT,SOT均为复信号形式，MATAB仿真时，只需考虑它们的复包络ST,HT,SOT。以下MATLAB程序段仿真了下图所示的过程。其中波形参数脉冲宽度10，脉冲宽度B400MHZ。TS仿真程序DEMOOFCHIRPSIGNALAFTERMATCHEDFILTERT10E6脉冲持续时间10USB400E6CHIRPSIGNAL带宽400MHZKB/TCHIRP信号频率的斜率FS10BTS1/FS采样频率与采样周期NT/TS采样点的个数N40000TLINSPACET/2,T/2,NSTEXPJPIKT2CHIRPSIGNALHTEXPJPIKT2MATCHEDFILTER的冲激响应SWFFTSHIFTABSFFTSTHWFFTSHIFTABSFFTHTFIGURESUBPLOT2,1,1PLOTSWSUBPLOT2,1,2PLOTHWFIGUREPLOTSWHWSOTCONVST,HTCHIRPSIGNALAFTERMATCHEDFILTERFIGUREPLOTABSSOTL2N1T1LINSPACET,T,LZABSSOTZZ/MAXZNORMALIZEZ20LOG10Z1E6Z1E6表示取精度到万分位Z1ABSSINCBT1SINCFUNCTIONZ120LOG10Z11E6T1T1BFIGURESUBPLOT2,1,1PLOTT1,Z,T1,Z1,RAXIS20,20,60,5GRIDONLEGENDEMULATIONAL,SINCXLABELTIMEINSECTIMESITBYLABELAMPLITUDE,DBTITLE匹配滤波后的线性调频信号SUBPLOT2,1,2N03FS/BT2N0TSTSN0TST2BT2PLOTT2,ZNN0NN0,T2,Z1NN0NN0,RAXISINF,INF,50,INFGRIDONSETGCA,YTICK,134,4,0,XTICK,3,2,1,05,0,05,1,2,3XLABELTIMEINSECTIMESITBYLABELAMPLITUDE,DBTITLE匹配滤波后的线性调频信号放大仿真结果如下三、实验结论1、线性调频脉冲经匹配滤波处理的处理增益为即；6640104BT36DB2、脉压后所得的脉冲宽度为；36251S由图中可以看出，第一零点出现在处，由于仿真程序经过归一化处理，1故处即处，此时相对幅度134DB。1B压缩后的4DB