線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證-2ppt課件

1、線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證實(shí)際實(shí)際仿真仿真實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)測(cè)試測(cè)試n選課對(duì)象選課對(duì)象n前期至少選修過(guò)前期至少選修過(guò)三門(mén)課程之一三門(mén)課程之一n熟悉熟悉MATLAB程序設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件開(kāi)發(fā)程序設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件開(kāi)發(fā)n 2+10+8=20n學(xué)時(shí)安排學(xué)時(shí)安排n考核節(jié)點(diǎn)考核節(jié)點(diǎn)n 第二周：登記每組參數(shù)第二周：登記每組參數(shù)n 第三周：第三周：MATLAB仿真結(jié)果驗(yàn)收仿真結(jié)果驗(yàn)收n 第五周：第五周：FPGA程序在板測(cè)試程序在板測(cè)試相關(guān)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)n 脈沖壓縮信號(hào)脈沖壓縮信號(hào)n 線性脈沖壓縮信號(hào)產(chǎn)生方法線性脈沖壓縮信號(hào)產(chǎn)生方法 n 線性調(diào)頻信號(hào)脈沖壓縮處理線性調(diào)頻信號(hào)脈沖壓

2、縮處理 n 恒虛警處理恒虛警處理n 數(shù)字下變頻和上變頻處理數(shù)字下變頻和上變頻處理理論掌握理論掌握MATLAB仿真仿真FPGA實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)需完成工作需完成工作n 參數(shù)設(shè)計(jì)帶寬參數(shù)設(shè)計(jì)帶寬頻點(diǎn)頻點(diǎn)采樣率采樣率抽取倍數(shù)抽取倍數(shù))n MATLAB程序編寫(xiě)仿真程序編寫(xiě)仿真n VHDL語(yǔ)言程序編寫(xiě)仿真語(yǔ)言程序編寫(xiě)仿真n 下載電路板調(diào)試下載電路板調(diào)試系統(tǒng)框架系統(tǒng)框架脈沖壓縮的作用脈沖壓縮的作用2cR1224max30(4 )tnnPGRkT B F DL u實(shí)現(xiàn)距離高分辨實(shí)現(xiàn)距離高分辨u增加最大作用距離增加最大作用距離2cRB常規(guī)脈沖雷達(dá)常規(guī)脈沖雷達(dá)2cB脈沖壓縮雷達(dá)脈沖壓縮雷達(dá)02c2c距離分辨力距離分辨力大

3、大提高大大提高1224max300(4 )avrnnP T GRkT B F D L avtrPPT作用距離增加作用距離增加脈沖壓縮信號(hào)的條件脈沖壓縮信號(hào)的條件0.850.250.5delay 50 samplesdelay 200 samples信號(hào)具有非線性相位譜信號(hào)具有非線性相位譜回顧群延時(shí)回顧群延時(shí)0脈沖壓縮的過(guò)程脈沖壓縮的過(guò)程窄脈沖寬度窄脈沖寬度脈寬為脈寬為 的線性調(diào)頻信的線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)過(guò)脈沖壓縮網(wǎng)絡(luò)處號(hào)經(jīng)過(guò)脈沖壓縮網(wǎng)絡(luò)處理，脈沖寬度被壓縮，理，脈沖寬度被壓縮，形成窄脈沖。形成窄脈沖。f01f壓縮比壓縮比0Df脈壓前后信噪比脈壓前后信噪比有無(wú)變化？有無(wú)變化？數(shù)字脈壓的實(shí)現(xiàn)方式數(shù)字脈壓

4、的實(shí)現(xiàn)方式u時(shí)域處理時(shí)域處理u頻域處理頻域處理FIR濾波器濾波器 x n y n h nFFT處理器處理器 x n y nIFFT處理器處理器 H k y nx nh n濾波器如何設(shè)計(jì)？濾波器如何設(shè)計(jì)？匹配濾波理論匹配濾波理論( )( )( )iix ts tn t匹配濾波器是一種最佳線性濾波器，在輸入為確知信號(hào)匹配濾波器是一種最佳線性濾波器，在輸入為確知信號(hào)加白噪聲的情況下，所得輸出信噪比達(dá)到最大。加白噪聲的情況下，所得輸出信噪比達(dá)到最大。()( )exp()iiSjs tj t dt( )()()exp()os tS jH jj t d20()()2oNP jH j20()2NNH jd輸

5、入輸入( )is tFT輸出輸出匹配濾波器頻響匹配濾波器頻響均勻白噪聲雙邊功率譜密度均勻白噪聲雙邊功率譜密度( )( )( )ooy ts tn t噪聲功率譜噪聲功率譜0( )2npN平均噪聲輸出功率平均噪聲輸出功率匹配濾波器匹配濾波器( )x t( )y t( )h t22020()()e( )()2j tioSjH jds tNNH jd22002()( )ioSjds tNN( )()()exp()ostS jHjj t d20( )2NNHd假設(shè)假設(shè) 時(shí)刻獲得峰值信號(hào)功率時(shí)刻獲得峰值信號(hào)功率0t則輸出信噪比則輸出信噪比02EN輸入信號(hào)能量輸入信號(hào)能量2()iESjd200( )2os

6、tENN0()()exp()iH jKSjj t*0( )()ih tKs tt*0()()exp()iH jKSjj t222() ()()()x jy jdx jdy jd施瓦茨不等式施瓦茨不等式線性調(diào)頻信號(hào)脈沖壓縮處理線性調(diào)頻信號(hào)脈沖壓縮處理線性調(diào)頻信號(hào)線性調(diào)頻信號(hào)20( )cos2itts tArectt矩形函數(shù)。矩形函數(shù)。 瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率tdtdi002t2B212DB脈沖寬度脈沖寬度 內(nèi)，角頻率變化范圍內(nèi)，角頻率變化范圍02t調(diào)頻帶寬調(diào)頻帶寬時(shí)寬頻寬乘積時(shí)寬頻寬乘積u線性調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域形式線性調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域形式載頻隨時(shí)間變化圖載頻隨時(shí)間變化圖 時(shí)，時(shí)，I I、Q Q 兩路正交

7、信號(hào)兩路正交信號(hào)0020( )cos2itts tArectt信號(hào)波形圖信號(hào)波形圖 22021()22( )ee2xjXjiXASfdx u線性調(diào)頻信號(hào)的頻域形式線性調(diào)頻信號(hào)的頻域形式正頻率部分頻譜正頻率部分頻譜*( )( )( )( )()iiiiiSfSfSfSfSf001222,XXdxxthxstsio)()()(u線性調(diào)頻信號(hào)的匹配濾波輸出線性調(diào)頻信號(hào)的匹配濾波輸出匹配濾波器匹配濾波器( )is t( )os t( )h t*0( )( ) ()oiis tks x s ttx dx*0( )()ih tks tt( ) ()iiks x s x t dx0ttt令20( )cos2

8、2ixxs xA rectx20| |sin12( )cos222ottkAs tf tt2sin222tkAt0很高時(shí)，很高時(shí)，略去倍頻項(xiàng)略去倍頻項(xiàng) 加權(quán)或加權(quán)或頻譜整形頻譜整形u線性調(diào)頻信號(hào)的距離旁瓣抑制線性調(diào)頻信號(hào)的距離旁瓣抑制l 加權(quán)的實(shí)質(zhì)：對(duì)信號(hào)進(jìn)行失配處理加權(quán)的實(shí)質(zhì)：對(duì)信號(hào)進(jìn)行失配處理l 加權(quán)的形式：時(shí)域加權(quán)、頻域加權(quán)加權(quán)的形式：時(shí)域加權(quán)、頻域加權(quán)l(xiāng) 頻域加權(quán)函數(shù)形式：頻域加權(quán)函數(shù)形式：( )(1)cosnfW fKKBK=0.088，n=2：海明加權(quán)：海明加權(quán)K=0.333，n=2：3:1錐比加權(quán)函數(shù)錐比加權(quán)函數(shù)K=0，n=2：余弦平方加權(quán)函數(shù)：余弦平方加權(quán)函數(shù)K=0，n=3：余

9、弦立方加權(quán)函數(shù)：余弦立方加權(quán)函數(shù)K=0，n=4：余弦四次方加權(quán)函數(shù)：余弦四次方加權(quán)函數(shù)l 加權(quán)對(duì)脈壓性能的影響加權(quán)對(duì)脈壓性能的影響匹配濾波后的振幅譜匹配濾波后的振幅譜 經(jīng)海明加權(quán)后的振幅譜經(jīng)海明加權(quán)后的振幅譜 海明加權(quán)后的時(shí)域結(jié)果海明加權(quán)后的時(shí)域結(jié)果 匹配濾波后的時(shí)域結(jié)果匹配濾波后的時(shí)域結(jié)果 對(duì)對(duì) 的的LFM信號(hào)采用海明加權(quán)信號(hào)采用海明加權(quán) 5,12,0dBMHzs fl 譜修正對(duì)脈壓性能的影響譜修正對(duì)脈壓性能的影響使信號(hào)具有使信號(hào)具有理想窗的頻譜理想窗的頻譜( )( )( )H fS fW f譜修正濾波器頻響譜修正濾波器頻響( )H f( )( )( )H fW fS f對(duì)對(duì) 的的LFM信號(hào)

10、譜修正結(jié)果信號(hào)譜修正結(jié)果 5,12,0dBMHzs f理想海明窗加權(quán)譜理想海明窗加權(quán)譜 LFM信號(hào)的譜信號(hào)的譜 譜修正濾波器的譜譜修正濾波器的譜 譜修正后的輸出譜修正后的輸出 電 壓 控 制振 蕩 器波 門(mén)選 通倍 頻 器線 性 鋸 齒波 產(chǎn) 生 器方 波產(chǎn) 生 器同 步 信 號(hào)送 變 頻 器 及高 功 率 發(fā) 射 機(jī)T(a)擴(kuò) 展 濾 波 器H()波 門(mén) 及 限 幅混 頻 及 濾 波功 率 放 大 器sinx / x脈 沖 產(chǎn) 生 器收 發(fā) 開(kāi) 關(guān)(b)本 振 信 號(hào)si(t)s ( f )l線性調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生(模擬方法）模擬方法）有源法有源法無(wú)源法無(wú)源法l線性調(diào)頻脈沖信號(hào)

11、的產(chǎn)生線性調(diào)頻脈沖信號(hào)的產(chǎn)生(數(shù)字方法）數(shù)字方法）數(shù)字頻率合成數(shù)字頻率合成DDS器件器件信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理輸出輸出數(shù)字波形合成數(shù)字波形合成ROM(數(shù)字中頻數(shù)據(jù)數(shù)字中頻數(shù)據(jù))信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理輸出輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換ROM(數(shù)字基帶數(shù)據(jù)數(shù)字基帶數(shù)據(jù))信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理輸出輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字?jǐn)?shù)字上變頻上變頻u 時(shí)域脈沖壓縮處理時(shí)域脈沖壓縮處理脈沖壓縮系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)u頻域脈沖壓縮處理頻域脈沖壓縮處理中頻回波信號(hào)經(jīng)中頻回波信號(hào)經(jīng)正交相位檢波后正交相位檢波后的基帶視頻輸出的基帶視頻輸出完成數(shù)據(jù)的重疊存儲(chǔ)，完成數(shù)據(jù)的重疊存儲(chǔ)，以使濾波器能處理無(wú)限以使濾波器能處理無(wú)限的數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)序列對(duì)輸入數(shù)字脈壓信號(hào)進(jìn)行對(duì)輸入數(shù)字脈壓信號(hào)進(jìn)行頻域匹配濾波、旁瓣加權(quán)頻域匹配濾波、旁瓣加權(quán)抑制和頻譜修正等處理抑制和頻譜修正等處理產(chǎn)生使系統(tǒng)可靠產(chǎn)生使系統(tǒng)可靠工作的各種時(shí)鐘工作的各種時(shí)鐘和時(shí)序控制信號(hào)和時(shí)序控制信號(hào)u 數(shù)字上變頻數(shù)字上變頻(DUC)數(shù)字變頻結(jié)構(gòu)數(shù)字變頻結(jié)構(gòu)cosonsinon濾波濾波濾波濾波內(nèi)插內(nèi)插內(nèi)