西电雷达原理大作业.doc

雷达原理大作业 姓名： 学号： 0211 时间：2013年11月一 匹配滤波器原理1.通常对最佳线性滤波器的设计有两种准则： 使滤波器输出的信号波形与发送信号波形之间的均方误差最小，由此而导出的最佳线性滤波器称为维纳滤波器； 使滤波器输出信噪比在某一特定时刻达到最大，由此而导出的最佳线性滤波器称为匹配滤波器。最佳估值的准则：输出信噪比达到最大典型应用：雷达系统中的最佳接收技术系统模型：输入信号和噪声设有用输入信号s(t)，功率谱密度函数是： Ps ( f )设输入噪声n(t)，功率谱密度函数是： Pn ( f )接收系统相应的转移函数是：h(t), H( f )输出信号和噪声：信号的输出是： ys( t )系统分析：输出信号的频谱和对应的信号，输出信号的功率谱和平均功率：在 t 1 = t 时刻，输出的信噪比是：最佳接收匹配滤波器：构造接收系统匹配滤波器H( f )，使得滤波器输出信噪比最大假设线性滤波器的输入端是信号与噪声的叠加，且假设噪声是白噪声，其功率谱密度，信号的频谱为。问题：设计一个滤波器使输出端的信噪比在某时刻达到最大。假设该滤波器的系统响应函数为，系统冲击响应为，则输出信号 其中，所以在时刻，信号的功率为输出噪声的功率谱密度输出噪声平均功率为所以时刻输出的信噪比为：根据Schwarts不等式，可以得到当时等式成立。因此，如果设计一个滤波器，它的系统响应函数为时，滤波器输出信噪比最大。一 线性调频信号匹配滤波器的输出特性：线性调频脉冲信号具有以下特点：(1)、具有近似矩形的幅频特性。(2)、具有平方律的相频特性，它是设计匹配滤波器时主要考虑的部分。(3)、具有可以选择的时宽带乘积。普通脉冲雷达的信号是单一载频脉冲信号，它的时宽乘积是固定的，大约等于1，而线性调频脉冲信号的时宽带乘积可以做得很宽。 匹配滤波器的输出信号为：其中，R (t )为输入信号s (t )的自相关函数。上式表明，匹配滤波器的输出波形是输入信号s (t )自相关函数的K 倍。因此，匹配滤波器可以看成是一个计算输入信号自相关函数的相关器，其在t 0时刻得到最大输出信噪比： 由于输出信噪比与常数K 无关，所以通常取K = 1 。三匹配滤波实现方法1.仿真模型组成框图：加窗处理是为了抑制距离旁瓣。常用的窗函数包括矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、凯泽窗、切比雪夫窗等。2.实现代码：clear all;signal=zeros(1,300);k=0.001; %产生线性调频信号for i=50:250signal(i)=exp(j*pi*k*(i-150)2);endl=1:300;plot(l,real(signal); %线性调频信号的图像title(线性调频信号的图像);match=zeros(1,300); %构造匹配滤波器for i=1:201match(i) =exp(-j*pi*k*(i-100)2);endl=1:300;figure;plot(l,real(match); %匹配滤波器的图像title(匹配滤波器的图像)s_out=ifft(fft(signal,512).*fft(match,512),512); %产生输出信号figure;plot(abs(s_out);title(输出信号的图像);四 匹配滤波器的作用：1提高信噪比。毫不夸张地说，任何电子系统都有匹配滤波或近似匹配滤波的环节，目的是提高信噪比。2对于大时间带宽积信号，匹配滤波等效于脉冲压缩。因此可以提高雷达或声纳的距离分辨率和距离测量精度。在扩频通信中，可以实现解扩。五仿真结果：