無線電定位原理與技術(shù)實驗報告-文庫吧
2025-07-20 00:39 本頁面
【正文】 /Hz39。)。ylabel(39。電壓/U39。)。grid on。title(39。頻率分析39。)。axis([0 434 0 2300])。2實驗二 線調(diào)頻信號及匹配濾波仿真實驗LFM信號以其優(yōu)越的頻譜性能廣泛應(yīng)用于雷達(dá)和眾多電子工程中，匹配濾波器在相參濾波分析中也得到廣泛的應(yīng)用。 線調(diào)頻信號譜分析線調(diào)頻（LFM）信號時域表達(dá)式：式中：是矩形函數(shù)，k是調(diào)頻斜率，并且與調(diào)制頻偏的關(guān)系是： T為時域波形寬度，簡稱時寬；為調(diào)頻范圍。簡稱頻寬。 為時寬帶寬積，是線性調(diào)頻信號一個很重要的參數(shù)。LFM信號的頻譜近似為： 近似程度取決于時寬帶寬積D， D越大，近似程度越高，即頻譜越接近于矩形。圖21 LFM信號時域頻域圖（例） 線調(diào)頻信號匹配濾波雷達(dá)發(fā)射LFM脈沖信號，固定目標(biāo)的回波時域表示：對應(yīng)的匹配濾波器的傳輸函數(shù)近似（大時寬帶寬積下）為： 匹配濾波器輸出： 代入相關(guān)參數(shù)，匹配濾波器時域輸出：時寬帶寬積：匹配濾波器的包絡(luò)輸出如下圖32所示，所示，通常規(guī)定頂點(diǎn)下降到－4dB處的寬度為輸出脈沖的脈寬，并且有，所以脈沖壓縮比：圖22 LFM通過匹配濾波器的時域圖（例）對應(yīng)的匹配濾波器的傳輸函數(shù)在大時寬帶寬積下，如上圖33所示，與辛格函數(shù)擬和很好，在主瓣和臨近的幾個旁瓣都沒有偏差，但是在小時寬帶寬積下，僅在主瓣和辛格函數(shù)擬和無偏差，而在旁瓣偏差較大。 實驗要求本實驗為仿真實驗。實驗要求：。 實驗內(nèi)容 用 matlab 編寫源程序，實現(xiàn)上述實驗要求。 實驗結(jié)果與分析備注：在本實驗當(dāng)中，由于原先采集的數(shù)據(jù)與實際值相符合地不是很好，因此在寫實驗報告的時候我決定放棄原先采集的數(shù)據(jù)，直接采用MATLAB來進(jìn)行數(shù)據(jù)的模擬，實際上也確實模擬地不錯。 根據(jù)信號與系統(tǒng)中所學(xué)的傅里葉變換的形式，可知在實驗中進(jìn)行匹配濾波時應(yīng)該采用正交雙通道處理。在MATLAB中如果直接采用chirp函數(shù)產(chǎn)生余弦形式的信號進(jìn)行匹配濾波，其效果與理想的sinc函數(shù)有一定的差距。線性調(diào)頻信號仿真：，一共有三組信號，各自的時域圖像和頻域圖像如下所示（假設(shè)各自的抽樣頻率均為100MHz）:第一組信號：實驗信號x1，掃頻周期為8us是，fs=100MHz，掃頻帶寬8MHz，時域帶寬積為64。第二組信號：實驗信號x2，掃頻周期為8us是，fs=100MHz，掃頻帶寬14MHz，時域帶寬積為112。第三組信號：實驗信號x1，掃頻周期為10us是，fs=100MHz，掃頻帶寬20MHz，時域帶寬積為200。分析：通過對上面的三幅圖的對比和分析可知，LFM信號在時域變化有規(guī)律隨著時間疏密程度不同，在頻域為一接近矩形的窗，并且近似程度與帶寬B和掃描周期T無關(guān)，只與時寬帶寬積D有關(guān)。時寬帶寬積越大，其近似程度也就越大。不過從圖中也可以看出，隨著D的增大，其邊沿處的上沖并不會消失，也就是說Gibbs效應(yīng)依然存在。匹配濾波仿真：分別對以上三組信號進(jìn)行匹配濾波，并兩兩進(jìn)行比較?？紤]到matlab中直接時域卷積conv計算比較慢，因此我采用的匹配濾波方法是直接將信號延時作為回波信號，作傅立葉變換后并作共軛，和接收信號的傅立葉變換相乘后，再作傅立葉逆變換。為了防止頻域混疊，做fft變換時要對回波信號和原始信號補(bǔ)零，使之滿足LM+N1的條件，之后再做ifft。首先進(jìn)行的是第一組和第二組信號的匹配濾波，為了便于觀察，在M文件中使用了axis函數(shù)控制直系那是匹配濾波后部分時間段的圖像，實驗結(jié)果的截圖如下：分析：通過對第一個圖和第二圖的對比可以發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)的匹配濾波器的傳播函數(shù)在大時寬帶寬積下（第二個圖），與sinc函數(shù)相擬合地很好，相臨近的兩個旁瓣的誤差并不是很大，但是對于小的時寬帶寬積來說（第一個圖），從第一個旁瓣就開始出現(xiàn)了一定的偏差。，與理論值相符合地很好。此外，第一張圖T0=()=1/8MHz=1/=()=1/14MHz=1/B,與理論值相符很好。在做第三組實驗時，我沒有再控制B不變或者T不變，只是將D改變了，主要的目的也是為了能夠觀察D變化所帶來的影響。實驗截圖如下所示：分析：一方面能夠得到和上述實驗一樣的結(jié)論，即隨著時寬帶寬積的增大，輸出函數(shù)與sinc函數(shù)擬合地越來越好。 另一方面，發(fā)現(xiàn)隨著B的改變會引起輸出脈沖的脈寬T0的變化，換句話說如果帶寬B不變的話，T0應(yīng)該也就不發(fā)生變化，事實確實如此。實際上上述的匹配濾波相當(dāng)于矩形加窗處理，為此，我決定采用海明窗和漢寧窗對三組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理比較。加窗處理仿真：第一組信號采用海明和漢寧窗處理后的圖像：第二組信號采用海明和漢寧窗處理后的圖像：第三組信號采用海明和漢寧窗處理后的圖像：分析：通過圖
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