雷達對抗原理

1、雷達對抗原理大作業(yè)學院：電子工程學院班級：021215姓名：zkw學號：一、單脈沖和差測角仿真實驗單脈沖測角是雷達中常用的一種測角方法,它利用多個天線同時接收回波信號,通過比較回波信號的幅度或相位來獲得目標的角位置信息。確定目標準確空間位置是雷達的重要任務。在大多數場合,雷達不僅要測定目標的距離,還需要測定目標的角度,即測定目標的角坐標,其中包括目標的方位角和高低角(仰角)。雷達測角的性能包含測角范圍、測角速度、測角精度和角分辨率等,準確度與測角誤差是其中極為關鍵的指標。1. 單脈沖和差測角原理 雷達測角的物理基礎是電波在均勻介質中傳播的直線性和雷達天線的方向性，分為振幅法

2、和相位法兩大類，其中振幅法測角又分為最大信號法和等信號法，等信號測角采用兩個相同且彼此部分重疊的波束，其方向圖如下圖1所示，若目標處在兩波束的交疊軸OA方向，則兩波束收到的信號強度相等，否則一個波束收到的信號強度高于另一個，故常稱OS為等信號軸。當兩個波束收到的回波信號相等時，等信號軸所指的方向即為目標方向。若目標處在OB方向，波束2的回波比波束1的強，處在OC方向時，則與之相反，因此比較兩個波束回波的強弱就可以判斷目標偏離等信號軸的方向，并可用查表的方法估計出偏離等信號軸的大小。2、天線電壓方向性函數雷達測角的基礎是電波在均勻介質中傳播的直線性和雷達天線的方向性。天線的方向性可用其方向性函數

3、或根據方向性函數畫出的方向圖表示。但方向圖的準確表達式往往很復雜，因而常采用簡單函數來近似，常用的有余弦函數、高斯函數、辛克函數。方向圖的主要技術指標是半功率波束寬度以及副瓣電平。3、設天線電壓方向性函數為F() ，等信號軸OA的指向為0，則波束1、2的方向性函數可分別寫為 k為與波束最大值方向的傾角用等信號法測量時，波束1和波束2收到的回波信號為t為目標偏離等信號軸的角度對信號進行和差法處理，可獲得目標信號的差值及和值，即在等信號軸附近差信號及和信號可近似表示為歸一化和差值為/由于正比于目標偏離0的角度t，故可用它來判讀的大小及方向。4.單脈沖和差測角仿真Matlab程序如下：k=0.730

4、;d=0.160;labda=2*pi/k;theta_3db=1.2*labda/d;theta_k=theta_3db/3;theta=-2*theta_3db:0.2:2*theta_3db;f1=exp(-1.3863*(theta-theta_k).2/theta_3db2);f2=exp(-1.3863*(theta+theta_k).2/theta_3db2);sigma=f1+f2;delta=f1-f2;figure,subplot(221),plot(theta,f1,'r-'),grid onhold on,plot(theta,f2),xlabel(&#

5、39;角度theta'),ylabel('兩個響應');subplot(222),plot(theta,sigma),xlabel('角度theta'),ylabel('和波束Sigma'),grid onsubplot(223),plot(theta,delta),xlabel('角度theta'),ylabel('差波束Delta'),grid onsubplot(224),plot(theta,(delta./sigma),grid on xlabel('角度theta'),ylabe

6、l('Delta/Sigma')S3.數據制表由于最大單值測角范圍為有限，因此只考慮在-30°,30°范圍內的數據，本文中為簡化內容，只討論-15°，15°范圍內的數值。利用一次回歸曲線擬合，得到對應的一次曲線。k=0.730;d=0.160;labda=2*pi/k;theta_3db=1.2*labda/d;theta_k=theta_3db/3;theta=-15:1:15;f1=exp(-1.3863*(theta-theta_k).2/theta_3db2);f2=exp(-1.3863*(theta+theta_k).2/th

7、eta_3db2); sigma=f1+f2;delta=f1-f2;t=-15:1:15'f=-0.2115 -0.1978 -0.1840 -0.1701 -0.1562 -0.1422 -0.1281 -0.1140 -0.0999 -0.0857 -0.0715 -0.0572 -0.0429 -0.0286 -0.0143 0 0.0143 0.0286 0.0429 0.0572 0.0715 0.0857 0.0999 0.1140 0.1281 0.1422 0.1562 0.1701 0.1840 0.1978 0.2115'x=ones(size(t) t;

8、 a=xff3=ones(size(t) t*a;figure,plot(theta,(delta./sigma),'r-')xlabel('½Ç¶Ètheta'),ylabel('Delta/Sigma');grid on;hold on;plot(t,f3,'*')程序運行結果如下：a = 0.0000 0.0142得到直線方程為=0.0142圖中原始圖像為紅色直線，擬合結果為星號連點。 從程序運行結果可以看出，利用二次回歸曲線擬合得到的星號直線和原始數據繪制出來的直線基本上重

9、合，可以看出，結果的誤差是很小的。 -20-19-18-17-16-15-14-13-12/ -0.4318-0.4128-0.3935-0.3738-0.3537-0.3333-0.3126-0.2916-0.2704-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-0.2488-0.227-0.205-0.1828-0.1603-0.1377-0.115-0.0922-0.0692-0.0462-1012345678-0.023100.02310.04620.06920.09220.1150.13770.16030.182891011121314151617180.2050.2270.2488

10、0.27040.29160.31260.33330.35370.37380.393519200.41280.4318由上表也可以看出計算得到的和曲線擬合出來的結果誤差很小。二、仿真線性調頻信號1. LFM脈沖的匹配濾波脈沖壓縮雷達能同時提高雷達的作用距離和距離分辨率。這種體制采用寬脈沖發(fā)射以提高發(fā)射的平均功率，保證足夠大的作用距離；而接受時采用相應的脈沖壓縮算法獲得窄脈沖，以提高距離分辨率，較好的解決雷達作用距離與距離分辨率之間的矛盾。脈沖壓縮雷達最常見的調制信號是線性調頻信號,接收時采用匹配濾波器壓縮脈沖。 從雷達回波信號提取出表征目標特性的(表征相對距離)和(表征目標反射特性)，常用的方法

11、是讓通過雷達發(fā)射信號的匹配濾波器，如圖2.1所示圖2.1 雷達回波信號匹配濾波處理的匹配濾波器為： 于是， 如圖3.1,經過系統(tǒng)得輸出信號， 當時, (2.1)當時, (2.2)合并2.1和2.2兩式： （2.3） 2.3式即為LFM脈沖信號經匹配濾波器得輸出,它是一固定載頻的信號。當時，包絡近似為辛克（sinc）函數。 （2.4） 圖2.2 匹配濾波的輸出信號如圖3.2，當時，為其第一零點坐標；當時，習慣上，將此時的脈沖寬度定義為壓縮脈沖寬度。 LFM信號的壓縮前脈沖寬度T和壓縮后的脈沖寬度之比通常稱為壓縮比D， 上式表明，壓縮比也就是LFM信號的時寬頻寬積。2.線性調頻信號回波matlab

12、仿真close allclear alleps = 0.000001;B=200.0e6; T=10.e-6; mu=B/T; Fs=2*B;Ts=1/Fs; N=T/Ts;t=linspace(-T/2,T/2,N);fi=10e6;St=exp(j*pi*mu*t.2);Sr=exp(j*pi*mu*(t-1e-7).2);Ht=exp(-j*pi*mu*t.2);Jt=exp(j*2*pi*(mu.*t.2/2+fi.*t);S_J=St+Jt;Sot=conv(St,Ht); Sot1=conv(Sr,Ht);Sot2=conv(S_J,Ht); L=2*N-1;t1=linspace

13、(-T,T,L);Z=abs(Sot);Z=Z/max(Z);Z1=abs(Sot1);Z1=Z1/max(Z1);Z2=abs(Sot2);Z2=Z2/max(Z2);freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N);LFMFFT=fftshift(abs(fft(St);figure(1),subplot(211),plot(t*1e6,real(St),grid;xlabel('時間/us'),title('實部'),axis(-1 1 -1 1);subplot(212),plot(t*1e6,real(Sr),'r'),grida

14、xis(-1 1 -1 1),xlabel('時間/us'),title('實部')figure(2),subplot(211),plot(t*1e6,imag(St),gridaxis(-1 1 -1 1),xlabel('時間/us'),title('虛部')subplot(212),plot(t*1e6,imag(Sr),'r'),gridaxis(-1 1 -1 1),xlabel('時間/us'),title('虛部')figure(3),plot(freq*1e-6,LFMFFT),xlabel('頻率/MHz')grid,title('LFM信號的頻譜');figure(4),plot(t1*B,Z) ,title('LFM匹配濾波后的波形');hold,plot(t1*B,Z1),axis(-30 50 0 1),grid;figure(5),plot(t*1e6,real(S_J