随机信号上机作业.doc

1、随机信号分析上机作业姓名：王霞学号：111040709学院：电光学院指导老师：顾红一：仿真伪相位编码连续波雷达的信号处理。设码频为 5MHz，伪码周期内码长为 511，雷达载频为 10GHz，输入噪声为高斯白噪声，视频输入信噪比为-15dB，相干积累总时宽不大于 10ms，给出回波视频表达式，脉压和 FFT 后的表达式；仿真给出脉压和 FFT 后的输出图形；通过仿真说明各级处理的增益，与各级时宽和带宽的关系；仿真说明脉压时多卜勒敏感现象和多卜勒容限及其性能损失（脉压主旁比与多卜勒的曲线）回波视频表达式： 0()cos2()r dStAtftft脉压后的表达式： (RESFFT 后的表达式： (

2、)jted仿真：a) 脉压后的输出图形（有噪声）脉压增益为：G1=511与时宽带宽的关系：脉压增益=时宽带宽积b) FFT 后的输出图形（有噪声）FFT 的增益为：G2=N/2=97/2=48.5脉压多普勒敏感现象c）无多普勒时，脉压输出图形d）小多普勒时，脉压输出图形e）脉压长度为多普勒整周期时，脉压输出图形由图可以看出：无多普勒时，脉压比为 511，小多普勒的时候，脉压比小于 511，脉压长度为多普勒整周期时，脉压输出基本为 0。多普勒容限f）脉压长度刚好为多普勒信号一个周期一半时，脉压输出图形,脉压长度刚好为多普勒信号一个周期一半时，脉压输出损失 2.94db。性能损失改变多普勒频率，记

3、录主旁瓣比，如表一所示：表一Fd/KHz 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10主旁瓣比/db 80 52 39 34 29 4 24 20 17 10 5g）主旁瓣比与多普勒频率关系附 MATLAB 程序：clc;clear;fm=5e6;%码频fs=30e6;fc=10e9;%载频t=10e-3;%相干积累总时宽T=1/fm*511;%周期N=97; %积累时间不大于 10ms，Nt/T=97.8474,所以 N 取小于 97 的整数snr=-15;%信噪比%-511 位 m 序列产生-%fbconnection=0 0 0 1 0 0 0 0 1;n = length(fbconn

4、ection);m = 2n-1;register = 1 0 1 0 1 0 1 0 1;%定义移位寄存器的初始状态mseqmatrix(1)= register(n);for i = 2:mnewregister(1)= mod(sum(fbconnection.*register),2);for j = 2:nnewregister(j)= register(j-1);endregister = newregister;mseqmatrix(i) = register(n);endm_511=2*mseqmatrix-1;%-0 延时，0 多普率的回波-%hb=repmat(m_511,

5、1,N);hb=awgn(hb,snr,measured);hb1=hb;%-脉压%pipei=fliplr(m_511);hbb1=conv(pipei,hb1);figure;plot(hbb1);%-距离门重排-%for r=1:Nfor h=1:ms_hb1(h,r)=hbb1(r-1)*m+h);endendfigure;mesh(1:N,1:511,s_hb1);% %-for h=1:mr_fft(h,:)=abs(fft(s_hb1(h,:);endfigure;mesh(1:N,1:511,r_fft);%-% for a=1:10% fd=a*1e3;fd=5e6/511/

6、4;i=1:511*N;duopule=cos(2*pi*fd/fm*i);hb2=hb.*duopule;%-脉压%pipei=fliplr(m_511);hbb2=conv(pipei,hb2);m_hb1=abs(hbb2);m_hb=abs(hbb2)/max(m_hb1);m_hb=10*log(m_hb);figure;plot(m_hb);%-距离门重排-%for r=1:Nfor h=1:ms_hb2(h,r)=hbb2(r-1)*m+h);endendfigure;mesh(1:N,1:511,s_hb2);%-for h=1:mr_fft2(h,:)=abs(fft(s_h

7、b2(h,:);endfigure;mesh(1:N,1:511,r_fft2);%-% end二：仿真线性调频连续波雷达的信号处理。设线性调频带宽为 5MHz，时宽为102.2us，雷达载频为 10GHz，输入输出为高斯白噪声，视频输入信噪比为-15dB，相干积累总时宽不大于 10ms，给出回波视频表达式，脉压和 FFT 后的表达式；仿真给出脉压和 FFT 后的输出图形；通过仿真说明各级处理的增益，与各级时宽和带宽的关系；仿真说明脉压时多卜勒敏感现象。线性调频信号：LFM 信号的数学表达式：22()()()cKjfttstrecT式中 为载波频率， 为矩形信号，cf()trecT10,tte

8、lswi线性调频信号回波表达式设输入信号为：sf=A*exp(j*2*pi*f0*t+j*pi*K*t.*t)；则回波信号为：SR=A*exp(j*2*pi*f0*(t-t_yc)+j*pi*K*(t-t_yc).*(t-t_yc)；其中t_yc = 2*(R+t*V)/C,R为发射机到目标的距离，C为光速。图1：发射信号的时域波形图2：上图为回波信号的时域波形下图为回波信号FFT后的频域波形由于相干积累的时宽不大于10ms，所以取20个时宽为T的线性调频脉冲做相干积累。图3：脉压后的时域波形LFM 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 D，上式表明，DB压缩比也就

9、是 LFM 信号的时宽频宽积。脉压时多卜勒敏感现象：回波信号通过一个匹配滤波器就能对所有多普勒信号同时进行压缩，所以线性调频信号是多卜勒不敏感信号。附：MATLAB程序clc;clear all;close all;%参数设定%C=3e8; bw=5e6;% 线性调频带宽T=1.022e-4;%信号脉冲宽度f0=10e9; %载波频率A=1;%信号幅度N=512;%采样点数K=bw/T;%调频斜率Ts=T/N;%采样间隔Fs=1/Ts;%采样频率SNR=-15;TT=2.044e-3;%相干积累总时间Numpulse=TT/T;%脉冲数R0=0;para=1000 150 0 -15;%距离，

10、速度，方位，信噪比Num=1;%目标个数%回波信号%t_yc0=2*R0/C;Rec=zeros(Num,Numpulse*N);t=0:Ts:(N*Numpulse-1)*Ts;sf=A*exp(j*2*pi*f0*(mod(t,T)-t_yc0)+j*pi*K*(mod(t,T)-t_yc0).*(mod(t,T)-t_yc0);%产生线性调频信号t_yc=2*(1000+t*150)/C;Rec=A*exp(j*2*pi*f0*(mod(t,T)-t_yc)+j*pi*K*(mod(t,T)-t_yc).*(mod(t,T)-t_yc);SR=Rec*10(SNR/20);figure(1)subplot(2,1,1);plot(t,sf);axis(0 2e-4 -1 1);xlabel(时间t/s);ylabel(幅度);figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,SR);axis(0 2.044e-4 -0.2 0.2);xlabel(时间t/s);ylabel(幅度);S=(abs(fft(SR);