【文章內(nèi)容簡介】 時相位是連續(xù)的，故、不僅與第個信號碼元有關(guān)，而且與之間也應(yīng)保持一定的關(guān)系。仿真參數(shù)：仿真序列：101100101000110，載波，其中。 2FSK信號時域波形，2FSK信號波形是符號“1”對應(yīng)于載頻，而符號“0”對應(yīng)于載頻，2FSK信號波形也可看做是兩個頻率分別為和的ASK信號波形的疊加。 2FSK的頻譜與相對功率譜密度 二進制移相鍵控(2PSK)2PSK的信號形式一般表示為 ()這里是脈寬為的單個矩形脈沖，而的統(tǒng)計特性為這就是說，在其一碼元持續(xù)時間內(nèi)觀察時，為即發(fā)送二進制符號0時（取+1）取0相位；發(fā)送二進制符號1時（取1）取相位。這種載波的不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控，通常被稱為絕對移相方式。2PSK的時域波形、。仿真序列：1011001011001，載波，即。 2PSK信號的仿真時域波形圖　　　 　 2PSK的頻譜與相對功率譜密度 二進制差分相位鍵控(2DPSK)由于采用2PSK方式就會在接收端發(fā)生錯誤的恢復(fù)，這種現(xiàn)象，常稱為2PSK方式的“倒”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。因此，實際中一般不采用2PSK方式，而采用一種所謂的差分相位鍵控(2DPSK)方式。2DPSK方式是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式，假如，假設(shè)相位值用相位偏移表示（定義為本碼元初相與前一碼元初相之差），并設(shè)則數(shù)字信息序列與BDPSK信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如下：并重新設(shè)定2PSK為則2DPSK的時域波形、。仿真序列：1011001011001，載波與2PSK相同?！　　　　? 　 2PSK的時域波形、頻譜與相對功率譜密度 常見的五種雷達信號 線性調(diào)頻信號與非線性調(diào)頻信號1. 線性調(diào)頻信號線性調(diào)頻信號的數(shù)學(xué)表達式如式()所示，可將()重寫為： ()式中， ()是信號的復(fù)包絡(luò)。由傅立葉變換性質(zhì)，與具有相同的幅頻特性，只是中心頻率不同而以，因此，MATLAB仿真時，只需考慮。信號的頻譜可由信號表達式求傅立葉變換得到，由于與具有相同的幅頻特性，因此對作傅里葉變換可得到的幅頻特性曲線。 = () ()LFM信號為能量信號，故用其能量譜密度來表征信號的能量域特性，其能量譜密度為，單位。由于與具有相同的幅頻特性，因此對作傅里葉變換可得到的幅頻特性曲線。因此 = ()所以LFM信號的能量譜密度為： ()LFM信號的時域波形、。仿真參數(shù)設(shè)置為：LFM信號脈沖寬度，調(diào)制帶寬，調(diào)頻斜率，采樣頻率，采樣點數(shù)?！　　　?LFM信號的時域波形、頻譜與能量譜密度　　　線性調(diào)頻信號的模糊函數(shù)表達式為： ， () 。 LFM信號模糊圖 由模糊圖與模糊度圖的特征可知，線性調(diào)頻信號具有如下特點：(1) 當(dāng)目標速度和距離已知時，可以有很高的測距精度和測速精度。(2) 在多目標環(huán)境中，當(dāng)目標速度相同時，可以有很高的距離分辨力；當(dāng)目標距離相同時，可以有很高的速度分辨力。對線性調(diào)頻信號而言,當(dāng)時間帶寬積一定時,距離分辨力和速度分辨力不可兼得，提高了距離分辨力，則速度分辨力就會相應(yīng)降低。2. 非線性調(diào)頻信號非線性調(diào)頻信號顧名思義指信號頻率隨時間而呈現(xiàn)非線性變化，即信號頻率對時間的倒數(shù)不為常數(shù)的信號，由式()至式()可知，NLFM可表示為： ()這里另 ()則有 () () 　　 ()。 NLFM信號時域波形、頻譜與能量譜密度 頻率步進信號頻率步進信號的表達式如式()所示。在推導(dǎo)頻譜表達式之前，先了解一些對推導(dǎo)有用的公式。在傅立葉變換中，若有: ()則由性質(zhì)可得： () ()同時，的傅立葉變換表達式為: 　()則由上面分析可得，的頻譜表達式為:= ()幅譜的表達式為: 　 　() 從式（）中可知，頻率步進信號的幅譜實際上是由中心頻率點不同的幾個函數(shù)疊加而成，而且，每個函數(shù)對應(yīng)一個頻率步進信號中的脈沖。頻率步進信號的時域波形、。 頻率步進信號的時域波形、頻譜與能量譜密度下面來分析頻率步進信號的模糊函數(shù)，根據(jù)模糊函數(shù)的定義，可得頻率步進信號的模糊函數(shù)表達式為： ()經(jīng)化簡得其模糊函數(shù)模值為： () 。 頻率步進信號模糊圖與模糊度圖 ，頻率步進信號的模糊圖由互不重疊的模糊帶組成，且相互平行的模糊帶之間存在空白帶條，并且“空白帶條”不會產(chǎn)生自身雜波。正是由于模糊帶的存在，使大部分模糊體積移至遠離原點的模糊帶內(nèi)，使原點處的主瓣變得尖窄，因而波形具有較高的二維分辨率。 (a)時間軸上的模糊圖 (b)頻率軸上的模糊圖 頻率步進信號模糊度圖從時頻分布面上看，頻率步進信號的模糊圖與線性調(diào)頻信號的模糊圖相似，即具有時頻耦合特性，因此目標和雷達間的相對運動會對時域的接收機匹配輸出信號造成影響。表現(xiàn)為信號的衰減、展寬和時移[12] [13]。 相位編碼信號一般相位編碼信號的復(fù)數(shù)表達式如式()所示，并且從式()與式()可知，編碼信號可以看成是兩個信號的卷積，則根據(jù)傅立葉變換的卷積規(guī)則，得編碼信號的頻譜為：　　　 　() 　 　()式()表明二相編碼信號的頻譜主要取決于子脈沖頻譜，至于附加因子的作用則與所采用碼的形式有關(guān)。 相位編碼信號的時域波形與頻譜（13位Barker碼）下面來分析相位編碼信號的模糊函數(shù)[14]，根據(jù)模糊函數(shù)的定義，相位編碼信號的模糊函數(shù)為： ()。 相位編碼信號模糊圖（13位Barker碼） 脈內(nèi)調(diào)頻、脈間步進信號Chirp子脈沖頻率步進信號的時域表達式為： 　 ()由傅立葉變換的時延頻移和疊加，可以得到脈內(nèi)調(diào)頻、脈間步進信號的頻譜： ()式中為線性調(diào)頻子脈沖信號的頻譜。Chirp子脈沖頻率步進信號的時域波形、。 Chirp子脈沖頻率步進信號的時域波形與頻譜，Chirp子脈沖頻率步進信號的時域波形與頻率步進信號相類似，只是在脈沖內(nèi)信號的頻率不是恒定值，而是呈線性變化。下面來分析Chirp子脈沖頻率步進信號的迷糊函數(shù)，根據(jù)模糊函數(shù)的定義式，有： ()經(jīng)化簡后可得： ()式中，為線性調(diào)頻子脈沖的模糊函數(shù)。綜合以上分析可得脈內(nèi)調(diào)頻、脈間頻率步進信號的模糊函數(shù)模值為： ()。 Chirp子脈沖頻率步進信號模糊圖與模糊度圖，模糊函數(shù)對于不落在刀刃區(qū)域的目標具有高的距離和速度分辨力。并且模糊圖呈帶狀分布，大部分模糊體積移至遠離原點的“模糊瓣”內(nèi)，使原點處的主瓣變得尖窄，因而具有較高的距離速度聯(lián)合分辨力。同時，因為該信號脈內(nèi)調(diào)制方式為線性調(diào)頻，所以模糊圖中各個模糊帶也是傾斜的，這一點與單一頻率步進信號有很大的區(qū)別[15]。 本章小結(jié)本章重點分析了五種常見的通信信號與五種常見的雷達信號，并對五種通信信號進行了時域、頻域與能量域分析，給出了時域波形、頻率特性曲線與相對功率譜密度的仿真曲線。對五種雷達信號除了給出了時域波形、頻率特性曲線與功率譜密度的仿真曲線外，還對信號的模糊函數(shù)進行了分析與仿真，并給出了信號模糊圖的仿真圖。第4章 電磁環(huán)境中的干擾 概述影響現(xiàn)代戰(zhàn)場電磁復(fù)雜程度等級的因素有電磁輻射源的多元化及存在于電磁環(huán)境中各式各樣的干擾。其中干擾樣式的種類與強度對電磁環(huán)境復(fù)雜程度有著不可忽視的重要影響。下面分別對電磁環(huán)境中存在的常見的各式干擾做簡要介紹。Simulink是MATLAB提供的用于對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真與分析的工具包。被稱為一種通用的仿真建模工具，廣泛用于通信仿真。數(shù)字信號處理與虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域。本章處理介紹各式干擾以外，還對其中的噪聲干擾與多徑干擾分別運用MATLAB中的Simulink可視化仿真工具進行仿真，研究與分析干擾對信號的作用與影響。 噪聲干擾 噪聲干擾概述噪聲干擾可以說是通信環(huán)境中最常見的干擾信號，信道中的噪聲可以分為加性噪聲與乘性噪聲，又可分為內(nèi)部噪聲與外部噪聲，外部噪聲又可以分為人為噪聲與自然噪聲。人為噪聲，是指各種電氣裝置中電流或電壓急劇變化而形成的電磁輻射，諸如電動機、高頻電動裝置、電子設(shè)備、電器開關(guān)等所產(chǎn)生的火花放電所形成的電磁輻射。如今隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展及人民生活水平的提高，人為干擾源的種類不斷增加，所產(chǎn)生的電磁干擾對環(huán)境的污染日益嚴重。因此，人為干擾噪聲已成為電磁環(huán)境電平的主要來源。 2FSK信號加噪聲在此以高斯白噪聲為代表，以2FSK信號為例分析噪聲對數(shù)字調(diào)制信號的影響。所謂高斯白噪聲是指它的幅度分布服從高斯分布，而它的功率譜密度又是均勻分布的噪聲。此處使用MATLAB中Simulink可視化仿真工具，在2FSK信號中加入高斯白噪聲，分析在不同信噪比下信號傳輸?shù)恼`比特率。信噪比決定了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，信噪比與誤碼率一般是成反比的。： 2FSK信號加噪Simulink仿真流程圖 誤比特率與信噪比的關(guān)系曲線Simulink仿真圖圖中X軸表示的是信噪比SNR（單位為dB），Y軸表示的是信號的誤比特率（對數(shù)坐標）。從圖中可以看出，2FSK信號的誤比特率隨著信噪比的增加而降低，當(dāng)信噪比達到14dB時，誤比特率低于。由此可知噪聲干擾強度越大，信號的誤比特率就越高，即信號的傳輸質(zhì)量就越差。 線性調(diào)頻信號加噪聲干擾噪聲會影響數(shù)字調(diào)制信號的誤比特率，對于模擬信號也同樣存在著不可忽視的影響。以下為線性調(diào)頻信號加噪聲處理后的結(jié)果。 加噪后的LFM信號的波形與頻譜 ，但從頻譜還不足以看出噪聲對LFM信號性能的影響，下面分析加噪聲后LFM信號的模糊圖。 信噪比為5dB時LFM信號的模糊圖，從圖中可以看出，由于干擾噪聲的影響，LFM信號的速度分辨率與距離分辨力都有大幅度下降。這將使得雷達的探測性能受到不可忽視的影響，可見抑制干擾噪聲的必要性與重要性。 多徑干擾 多徑干擾概述在無線電通信領(lǐng)域，多徑指無線電信號從發(fā)射天線經(jīng)過多個路徑抵達接收天線的傳播現(xiàn)象。有兩種形式的多徑現(xiàn)象：一種是分離的多徑，由不同跳數(shù)的射線、高角和低角射線等形成，其多徑傳播時延差較大；另一種是微分的多徑，多由電離層不均勻體所引起，其多徑傳播時延差很小。對流層電波傳播信道中的多徑效應(yīng)問題也很突出。多徑產(chǎn)生于湍流團和對流層層結(jié)。此外在視距電波傳播中，山嵐、建筑等地表物體對電波的反射都會造成多徑傳播。多徑會導(dǎo)致信號的衰落和相移。由于各條路徑的電長度會隨時間而變化，故到達接收點的各分量場之間的相位關(guān)系也是隨時間而變化的。這些分量場的隨機干涉，形成總的接收場的衰落。各分量之間的相位關(guān)系對不同的頻率是不同的。因此，它們的干涉效果也因頻率而異，這種特性稱為頻率選擇性。在寬帶信號傳輸中，頻率選擇性可能表現(xiàn)明顯，形成交調(diào)。與此相應(yīng)，由于不同路徑有不同時延，同一時刻發(fā)出的信號因分別沿著不同路徑而在接收點前后散開，而窄脈沖信號則前后重疊。由于多徑傳播的原因，單個目標會由于地形反射在雷達接收機上產(chǎn)生一個或多個虛像。這些虛像的運動方式