雷达通信基于matlab线性调频脉冲雷达仿真含Matlab源码 2104期

Posted 2022-09-12 海神之光

一、线性调频脉冲压缩雷达仿真研究

1 LFM脉冲压缩雷达工作原理
LFM脉冲压缩雷达的工作原理图如图1所示。
如果将雷达天线和目标看作一个系统,可得到如图2的等效LTI(线性时不变)系统。
等效LTI系统的冲击响应可写成:

式中,M为目标的个数,σi为目标散射特性,τi是光速在雷达与目标之间往返一次的时间:

式中,Ri为第i个目标与雷达的相对距离。
雷达发射信号s(t)经过该LTI系统,得到输出信号(即雷达的回波信号)sr(t):

2 LFM信号
脉冲压缩雷达能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率。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;而接收时,采用相应的脉冲压缩算法获得窄脉冲,以提高距离分辨率,较好地解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾。

脉冲压缩雷达最常见的调制信号是线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号,接收时采用匹配滤波器(Matched Filter,MF)压缩脉冲。

LFM(Chirp)信号的数学表达式为:

二、部分源代码

%% ==============================================================================%
close all; %关闭所有图形
clear all; %清除所有变量
clc;
%% 雷达参数设置
% ===================================================================================%
C=3.0e8; %光速 (m/s)
RF=3.140e9/2; %雷达射频
Lambda=C/RF; %雷达工作波长
PulseNumber=16; %回波脉冲数
BandWidth=2.0e6; %发射信号带宽2G
TimeWidth=42.0e-6;%发射信号时宽42us
PRT=240e-6; %雷达发射脉冲重复周期(s)=240us，对应1/2240300=36000米
PRF=1/PRT;
Fs=2.0e6; %采样频率2M
NoisePower=-12;%(dB);%噪声功率（目标为0dB）
% ---------------------------------------------------------------%
SampleNumber=fix(FsPRT); %计算一个脉冲周期的采样点数480；
TotalNumber=SampleNumberPulseNumber;%总的采样点数48016=TotalNumber；
BlindNumber=fix(FsTimeWidth); %计算一个脉冲周期的盲区-遮挡样点数=84；

%=%
%% 目标参数设置
%=%
X=9;Y=2;Z=0; %这三个参数可控制目标的距离和速度

TargetNumber=4; %目标个数

SigPower(1:TargetNumber)=[1 1 0.25 1]; %目标功率,无量纲

TargetDistance(1:TargetNumber)=[2800 8025 8025 9000+(Y*10+Z)200]; %目标距离,单位m 9200需要改9000+(Y10+Z)*200

DelayNumber(1:TargetNumber)=fix(Fs2TargetDistance(1:TargetNumber)/C);% 把目标距离换算成采样点（距离门）

TargetVelocity(1:TargetNumber)=[50 -100 0 (200+X10+Y10+Z)]; %目标径向速度 单位m/s 230需要改为(200+X10+Y10+Z)

TargetFd(1:TargetNumber)=2*TargetVelocity(1:TargetNumber)/Lambda; %计算目标多卜勒

%%
%% 产生线性调频信号
%%
number=fix(Fs*TimeWidth);%回波的采样点数=脉压系数长度=暂态点数目+1=83+1
if rem(number,2)~=0
number=number+1;
end

for i=-fix(number/2):fix(number/2)-1
Chirp(i+fix(number/2)+1)= exp(j*(pi*(BandWidth/TimeWidth)(i/Fs)^{2));%exp(j*pi*ut}2)，u为调制斜率
freq(i+fix(number/2)+1) = (BandWidth/TimeWidth)(i/Fs);%f=ut
end
coeff=conj(fliplr(Chirp));%产生脉压系数，对称反转，复共轭，h(t)=s*(-t)

%% 线性调频信号图示
figure(1);
subplot(2,1,1);
plot(real(Chirp),‘r-’);title(‘线性调频信号的实部(红色)和虚部（蓝色）’);
hold on;
plot(imag(Chirp),‘b-’);
hold off;
subplot(2,1,2);plot(freq);title(‘频率变化曲线’);
%========================================================

%% 产生目标回波串
SignalAll=zeros(1,TotalNumber);%所有脉冲的信号,先填0
for k=1:TargetNumber% 依次产生各个目标1 2 3 4
SignalTemp=zeros(1,SampleNumber);% 一个脉冲
SignalTemp(DelayNumber(k):DelayNumber(k)+number-1)=sqrt(SigPower(k))Chirp;%一个脉冲的1个目标（未加多普勒速度）
Signal=zeros(1,TotalNumber);
for i=1:PulseNumber
Signal((i-1)SampleNumber+1:iSampleNumber)=SignalTemp;
end
FreqMove=exp(j2piTargetFd(k)(0:TotalNumber-1)/Fs);%目标的多普勒速度时间=目标的多普勒相移
Signal=Signal.*FreqMove;
SignalAll=SignalAll+Signal;
end

三、运行结果

四、matlab版本及参考文献

1 matlab版本
2014a

2 参考文献
[1] 廖建国,李永,李继杰.线性调频脉冲压缩雷达仿真研究[J].空间电子技术. 2010,7(02)