雷达系统实验指导书-学生用2016学案.doc

PAGE  PAGE 46 《雷达系统技术》 实验指导书 桂林电子科技大学信息与通信学院 信息对抗系 目 录 实验一 数字脉冲压缩实现 …………………………………………………… 3 实验二 滤波器滤波算法仿真 …………………………………………………… 13 实验三 精密时序产生 …………………………………………………… 19 实验四 基于FPGA实现脉冲参数测量 …………………………………………………… 51 实验一 数字脉冲压缩实现 一、 实验目的 熟悉数字脉冲压缩原理及实现方法，并基于MATLAB仿真实现。 二、 实验设备 1、 计算机 三、实验内容 1. 熟悉数字脉冲压缩原理； 2. 基于MATLAB仿真实现数字脉冲压缩。 四、实验要求 1、预习要求 （1）熟悉MATLAB软件开发流程； （2）熟悉数字脉冲压缩原理及实现方法。 2、课后要求 按照实验内容和实验步骤完成实验内容，课后完成实验报告。 五、 数字脉冲压缩原理 脉冲压缩技术因解决了雷达作用距离与分辨率之间的矛盾而成为现代雷达的一种重要体制，数字LFM（线性调频）信号脉冲压缩就是利用数字信号处理的方法来实现雷达信号的脉冲压缩，脉冲压缩器的设计就是匹配滤波器的设计，脉冲压缩过程是接收信号与发射波形的复共扼之间的相关函数，在时域实现时，等效于求接收信号与发射信号复共轭的卷积。若考虑到抑制旁瓣加窗函数，不但要增加存储器，而且运算量将增加1倍，在频域实现时，是接收信号的FFT值与发射波形的FFT值的复共轭相乘，然后再变换到时域而获得的。若求N点数字信号的脉冲压缩，频域算法运算量大大减少，而且抑制旁瓣加窗时不需增加存储器及运算量，相比较而言，用频域FFT实现脉冲压缩的方法较优，因此选用频域方法来实现脉冲压缩，但是仍需要做大量的运算。 脉冲压缩系统可以由两种方法来实现，即时域脉冲压缩系统和频域脉冲压缩系统。时域脉冲压缩处理系统采用FIR滤波，通过对两个有限长度序列进行线性卷积来实现脉冲压缩，滤波器复相关运算量随信号时宽的增???、序列长度的增加迅速增加，完成运算所需的芯片数量也随之迅速增加。频域脉冲压缩处理系统采用高速大容量数字信号处理芯片作为硬件平台，通对原本在时域进行卷积的两个有限长度序列采用傅立叶变换后，在频域相乘，将其乘积反变换至时域的方法，获得脉压处理结果。在序列长度较大时，采取频域处理方法，所需运算量比采取时域处理方法时小的多，完成运算所需的芯片也同样少得多，而且性能指标也优于时域处理方法。 时域卷积法 时域匹配滤波法等效于求离散接收信号与发射波形离散样本之间的复相关运算 ,在脉冲压缩点数较短且压缩比要求不高的情况下经常采用。其具体算式如下: 对于输入为复信号来说，令 ， (1-1) (1-2) (1-1)式中:分别为采样信号的实部和虚部；(1-2)分别为滤波器系数的实部和虚部。 (1-3) 图1 时域卷积法的数字脉冲压缩 时域卷积法实现脉冲源压缩就是一个相关卷积的过程。时域卷积法控制时序简单，处理过程清晰直观。它最大的缺点是运行速度慢，另外一个缺点是时域法需要的横向滤波器的数量随参考码长的变化而变化，工程上不便于实现，缺点之三相对于频域快速卷积法计算量大。 频域FFT法 频域脉冲压缩和时域脉冲压缩的不同之处在于实现卷积的方式不同，时域脉冲压缩用非递归滤波器进行数字压缩是直接进行线性时域卷积，而频域脉冲压缩是基于频谱分析的正、反离散傅氏(DFT)法，即用DFT将离散输入时间序列变换为数字谱，然后乘以匹配滤波器的数字频率响应函数，再用IDFT还原成时间离散的压缩输出信号序列。为了实时处理的需要，一般是用FFT及其对应的IFFT来实现这一匹配滤波。根据卷积定理，如果两个以N为周期的序列和 ，其DFT分别为： (1-4) (1-5) 时域的卷积等于频域相乘，因此y(n)的N点DFT为： ， (1-6) 从而可得出： (1-7) 那么采用FFT算法，上式可写成： (1-8) 匹配滤波器的输出等于输入信号的离散频谱乘上匹配滤波器冲激响应的频谱(即频率响应)的逆变换。这便是用FFT法实现数字滤波的一般