雷达信号波形仿真

                                                                                       雷达信号波形仿真

1. LFM信号分析

在通信系统中，调频或调相波形可以实现更宽的工作带宽。而线性调频（Linear Frequency Modulation ，LFM）信号是一种常用的调制信号。LFM信号又称Chirp信号，最显著地特点是频率随时间呈现线性向上（上线性调频）或向下（下线性调频）扫过脉冲宽度。

将LFM信号应用在雷达信号中，以脉冲压缩雷达为例，接收时采用匹配滤波器（Matched Filter）压缩脉冲。脉冲压缩体制雷达在发射时采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率，保证足够大的作用距离；而接受时采用脉冲压缩算法获得窄脉冲，以提高距离分辨率。其较好的解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。下图是脉压雷达中的LFM波形调制举例，其中脉宽为T，带宽为B。

                                                                                  图1典型的LFM信号

 LFM信号的数学表达式为：

 

式中fc为雷达射频中心频率，rect(t/T) 为矩形信号，K=B/T是调频斜率即线性调频系数。

 

 于是，LFM信号的瞬时相位和瞬时频率为

 

 将1.1式中的up-chirp信号重写为：

 

 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以，因此，MATLAB仿真时，只需考虑S(t)，取S(t)作为LFM信号。以下MATLAB程序产生1.4式的LFM信号，画出时域波形和幅频特性，如图2所示。

                                                              图2  s(t)LFM信号时域波形和幅频特性

                                                                 图3  S(t) LFM信号的时域波形和幅频特性

                                                             图4  matlab代码示例

2.给生成的LFM信号叠加噪声

图中最后一行matlab代码 noise_echo = awgn(St,5,'measured');表示给信号St添加信噪比为5dB的噪声，是信号叠加噪声的一种常用方法，'measured'意思是在添加噪声前先测量一下输入信号的功率，再根据snr值添加噪声。图表示添加噪声后的回波信号时域频域波形。

                                                                          图5 叠加噪声后的信号时域频域波形

3.给生成的LFM信号叠加干扰

可以添加1个或多个干扰信号，本次设计添加3个干扰信号，均为窄带干扰，干扰的参数设置如下：

干扰1：带宽B=30KHz，干扰中频频率f01=200Kz，T=1ms，调频系数kr=B/T=30MHz；

干扰2：带宽B=30KHz，干扰中频频率f02=400Kz，T=1ms，调频系数kr=B/T=30MHz；

干扰3：带宽B=30KHz，干扰中频频率f03=600Kz，T=1ms，调频系数kr=B/T=30MHz；

图6-图9 表示了3个单独干扰的时域频域波形图

                                                                                           图6 干扰1波形

                                                                                          图7 干扰2波形

                                                                                        图8 干扰3波形

                                                                        图9  snr=5dB和3个干扰信号的雷达波形

                                                                    图10 叠加3个干扰信号的部分示例代码