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间断调频连续波雷达发射信号建模仿真分析综述

目录

TOC\o1-2\h\u16624间断调频连续波雷达发射信号建模仿真分析综述 1

25561.1开关信号建模仿真 1

243811.2发射信号建模部分 4

26170f2t=?kt#2-5 5

136191.3发射信号仿真部分 6

296741.3.1调频连续波雷达的发射信号仿真 6

283021.3.2间断调频连续波雷达的发射信号仿真 7

1.1开关信号建模仿真

间断调频连续波雷达与调频连续波雷达的不同之处，主要体现在“间断”二字上，即增加了开关信号的调控作用，该信号的作用位置在雷达的收发天线上。在开关信号的作用下，可以有效解决调频连续波雷达中存在的收发隔离问题。并且，得益于使用了开关信号，间断调频连续波雷达的发射天线与接收天线可以共用一根。以下部分主要是对开关信号的介绍。

对于开关信号来说，采用的形式主要有伪随机码序列和矩形脉冲序列两种。在本次仿真过程中，所采用的形式是伪随机码序列的形式。伪随机序列在数字通信、密码系统和计算机等领域有着广泛的应用。在伪随机码序列的组成中，有m序列、M序列和二次剩余序列，以及双素数序列等。其中，由于m序列的产生方法更简单，并且自身的伪噪声特性良好，所以受到了广泛的应用[3]。在本次仿真过程中，所选取的伪随机码序列也是m序列。

“m序列”，是“最长线性反馈移位寄存器序列”的简称[19]。从中可以看出m序列所具有的三个特点：

m序列是由移位寄存器所产生出来的序列。

在所有产生出来的序列的一个周期内，m序列的序列数目是最多的。

所用的移位寄存器带有线性反馈。

图1.1m序列原理框图

其中，不同英文符号的说明如下：

ai：表示各级移位寄存器的状态，只能取“0”和“1”两个数；C

图1.1所表达的意思可以结合一个例子来加以说明。首先，假设线性反馈移位寄存器的级数为n，各级移位寄存器的状态用an?1到a0来表示，各级线性反馈线的连接状态用C1到Cn来表示。然后，经过一次移位操作后，各级移位寄存器的状态就由an到a1来表示，而各级线性反馈线的连接状态保持不变。因为an?1

a

其中，符号代表着两个数之间的异或运算，也代表两个数之间进行模2运算。

这样，对于an之后的数（取为ak），它的大小就都可以通过前面各级移位寄存器的状态与对应的线性反馈线的连接状态来给出，具体公式如

a

虽然从方程式2-2中可以得到每一个ak的值，但是该值的大小与移位前各级移位寄存器的的状态有关。因此，当移位前各级移位寄存器的的状态都为“0”时，按照递推方程计算得到的结果也必然为“0”。在此之后，无论经过多少次移位，按照递推方程计算得到的结果仍然会为“0”。鉴于会有这种情况的出现，所以在实际操作过程中，应避免全“0”状态的出现。综上所述，对于级数为n的线性反馈移位寄存器，n个移位寄存器的状态总数应当为2n?1个（不包括全“0”状态），进而在一个周期内可以产生的最多的序列数目为2

对于m序列性质的简单介绍如下[3]：

均衡性：由于移位寄存器的状态中不能有全“0”状态，所以在m序列的一个周期内，“1”的数目会比“0”的数目多一个。但是当线性反馈移位寄存器的级数足够高时，“1”的数目和“0”的数目可以看成近似相等。

移位相加特性：设由线性反馈移位寄存器产生的m序列为A，同一个线性反馈移位寄存器经过任意延迟移位后产生的m序列为B。然后，将A与B进行异或运算后得到的结果赋给C。这里得到的C将对应同一个线性反馈移位寄存器经过特定延迟移位后产生的m序列。

自相关函数：m序列的自相关函数可以取到的值只有两个，即1和?1n

功率谱密度：m序列的功率谱密度特性与白噪声的功率谱密度特性类似[3]。

在对m序列进行仿真时，线性反馈移位寄存器的级数取为4，各级移位寄存器的初始状态a0至a3依次取为1，1，0，0，各级线性反馈线的连接状态C1至C

图1.2m序列原理框图（n=4）

由于线性反馈移位寄存器的级数为4，所以在产生出来的m序列的一个周期内，序列数目应当为15个。通过计算可得，一个周期内的序列应当依次为1，1，0，0，1，0，0，0，1，1，1，1，0，1，0。

图1.3m序列仿真图

如在图1.3所示，仿真结果中这一段m序列包含了两个周期。取出其中的一个周期对应的序列，与理论计算得到的结果进行比较，可以看出，两者相同位置所对应的序列相同。这一结果表明了开关信号建模仿真工作的可行性。

1.2发射信号建模部分

对于调频连续波雷达的发射信号来说，当该发射信号的频率没有受到调制时，该发射信号的频率为单一频率，即载波的频率；当该发射信号的频率受到了调制以后，该发射信号的频率便会以载波的频率为基础，然后按照调制频率的规律而围