雷達基礎系列文章之一:雷達信號的波形、調製形式以及工作模式

雷達起源於二戰英國對抗德國空軍,在長達一個世紀的發展中,逐步變得更加精確和複雜。其基本原理始終沒變,利用TOA時間獲取目標到自身的距離,利用多普勒效應獲取目標的速度。爲了更好地學習甚至設計雷達,就需要對現有的雷達進行學習。

1.雷達信號的波形

參考書籍:《雷達系統設計Matlab仿真》   

前言:雷達系統中,波形類型和信號處理技術的選取很大程度上取決於雷達的具體任務和作用。某種波形的軟硬件實現相關成本和複雜性是決策過程中的主要考慮因素。      雷達可以使用連續波(CW)、調製和未調製的脈衝波形。   調製技術可以是模擬的,也可以是數字的。        距離分辨率和多普勒分辨率與特定波形的頻率特徵直接相關。

(1)低通信號、帶通信號和正交分量

如果一個信號包含的主要頻率成分處於包括直流的低頻頻帶,則稱其爲低通(LP)信號

如果一個信號包含的主要頻率成分處於離開原點的某個頻率附近,則稱其爲帶通(BP)信號。一個帶通信號可以表示爲:

                       x(t)=r(t)cos(2\pi f_{0}t+\phi _{x}(t))

其中:r(t)是幅度調製或包絡,\phi _{x}(t)是相位調製,f_{0}是載波頻率,r(t)和\phi _{x}(t)所包含的頻率成分都比f_{0}明顯要小。

調製頻率爲:f_{m}(t)=\frac{1}{2 \pi} \frac{\mathrm{d} }{\mathrm{d} t}\phi _{x}(t)

瞬時頻率爲:f_{i}(t)=\frac{1}{2 \pi} \frac{\mathrm{d} }{\mathrm{d} t}\phi _{x}(t)=f_{0}+f_{m}(t)

                如果信號帶寬爲B,且f0遠大於B,則信號x(t)稱爲窄帶信號。

帶通信號可以用兩個正交分量的低通信號表示,原信號可以重寫爲:

                x(t)=r(t)cos(2\pi f_{0}t+\phi _{x}(t))=x_{I}(t)cos(2\pi f_{0}t)-x_{Q}(t)cos(2\pi f_{0}t)

其中:x_{I}(t)x_{Q}(t)是稱爲正交分量的實低通信號,分別表示爲:

               x_{I}(t)=r(t)cos(\phi _{x}(t))\\ x_{Q}(t)=r(t)sin(\phi _{x}(t))

PS:這也說明了怎麼提取帶通信號中的低頻分量的方法。通過混頻器混合某個正交分量的低通信號,即可得到低通信號。

(2)各種雷達的信號波形

1.常規雷達的信號波形

2.頻率分集雷達的信號波形

3.

 

2.信號的基礎知識

(1)Matlab產生一個方波信號

參考博客:matlab產生方波脈衝和週期性方波信號

週期性矩形波(方波)信號:在MATLAB中用square函數來表示,其調用形式爲

                           y=square(t,DUTY)

其作用類似於sin(t),用以產生一個時長爲t、幅值爲±1的週期性方波信號,其中的DUTY參數表示佔空比,即在信號的一個週期中正值所佔的百分比。例如頻率爲30Hz的週期性方波信號的 MATLAB 參考程序如下:

t=-2*pi/100:pi/1024:2*pi/100;

y=square(2*pi*30*t,50);

plot(t,y);

grid

ylim([-1.5 1.5])

 

 

 

 

 

 

 

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