雷达原理实验报告
实验报告
实验课程名称：雷达原理实验姓名：班级：学号：
注：1、每个实验中各项成绩按照5分制评定，实验成绩为各项总和
2、平均成绩取各项实验平均成绩
3、折合成绩按照教学大纲要求的百分比进行折合
2014年 5 月
相位法与振幅法测角实验报告
一、实验目的要求
1. 了解雷达常用测角方法。
2. 学会用仿真软件验证测角算法。
3．能够设计并仿真测角解模糊程序。
二、实验原理
1. 利用了相位法测角的数学模型
2. 利用MATLAB软件编写单基线测向算法和比幅法解模糊程序
相位法测角利用了多哥天线所接收回波信号之间的相位差进行测角；振幅法测角利用了天线收到的回波信号幅值来做角度测量，该幅值的变化规律取决于天线方向图及天线扫描的方式。振幅测角法可以分为最大信号法和等信号法。
三、实验参数设置
（1）载频范围：4GHz
（2）目标角度范围：-30°~30°
（3）天线数量：3个
（4）天线间距离范围：0.05m~0.3m
（5）回波信号DLVA输出幅度：1.5V
（6）两两天线相位差测量范围：0.3p
短基线长度0.06
长基线长度0.5
四．实验仿真波形
目标角度/°
相位差/*π
理论相位差与目标角度关系
目标角度/°
相位差/*π
实际读取相位差与目标角度关系
目标角度/°
相位差/*π
相位差与目标角度关系
-60
-40-20
0204060
目标角度/°
相位差/*
相位差与角度关系
-60
-40
-200204060
-202
目标角度
误差/度
短基线测角精度误差
-60
-40-20
0204060
-0.500.5
目标角度
误差/度
长基线测角精度误差
四、
实验成果分析
实验利用三个天线的比对测量目标角度，通过选取天线的距离来比较得到数据的误差，五角星符号位插八度是对应的目标角度。偏差选取了较小天线距离带来的误差。 五、 教师评语
教师签字
雷达信号波形分析实验报告
一、实验目的要求
1. 了解雷达常用信号的形式。
2. 学会用仿真软件分析信号的特性。
3．了解雷达常用信号的频谱特点和模糊函数。
二、实验原理
为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2 其中S：目标距离；T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间；C：光速。
三、实验参数设置
载频范围：0.5MHz
脉冲重复周期：250us
脉冲宽度：10us
幅度：1V
线性调频信号
载频范围：90MHz
脉冲重复周期：250us
脉冲宽度：10us
信号带宽：14 MHz
幅度：1V
四、实验仿真波形
x 10
-3
时间/s 幅度/v
脉
冲
x 10
-3时间/s
幅度/v
连续波
x 10
-3
时间/s
幅度/v
脉冲调制
x 10
7
01
24
频率/MHz
幅度/d B
脉冲频谱图
x 10
7
05
104
频率/MHz
幅度/d B
连续波频谱图
x 10
7
01
24
频率/MHz
幅度/d B
脉冲调制频谱图
0.5
1 1.5
2
x 10
-3
-101时间/s 幅度/v
脉
冲
8.262
8.26258.263x 10
-4
-1
01时间/s 幅度/v
连续波
0.5
1 1.5
2
x 10
-3
-101时间/s
幅度/v
脉冲调制
-4-2
024x 10
7
02
44
频率/MHz
幅度/d B
脉冲频谱图
-4
-2
024x 10
7
05
104
频率/MHz
幅度/d B
连续波频谱图
-4
-2
024x 10
7
01
24
频率/MHz
幅度/d B
脉冲调制频谱图
频率/MHz
功率/d B
时间/us
功率/d B
五、
实验成果分析
简单脉冲调制信号的产生由脉冲信号和载频信号组成，如图是时域频域分布时域经傅里叶变化得到频域图像。
线性调频信号随时间变换的信号实验利用公式
delt=linspace
（-T/2,T/2,10001);LFM=exp(i*2*pi(f0*delt+mu*delt^2/2)) (mu 为B/T 频率变化斜率，B 为频率变换范围，即带宽）。 六、 教师评语
教师签字
雷达测距和接收机灵敏度实验
一、实验目的要求
1．掌握目标回波测距的方法。
2．雷达回波信号能量变化对接收机输出的信号的幅度（包络）的影响。
3．掌握切线灵敏度的定义。
二、实验原理
1．距离测量。雷达工作时，发射机经天线向指定空间发射一串重复周期的高频脉冲。
如果在电磁波传播的路径上有目标存在，那么雷达可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达和目标之间，它将滞后于发射脉冲一个时间r t 。如图3.1 示
电磁波以光速传播，设目标的距离是R ，则传播的距离为光速乘以时间间隔，即
2．切线灵敏度。
在某一输入脉冲功率电平的作用下，雷达接收机输出端脉冲与噪声叠加后信号的底部与
基线噪声（只有接收机内噪声）的顶部在一条直线上（相切），则称此输入脉冲信号功率为
切线信号灵敏度TSS P 。对于单脉冲雷达信号，则有,其中，A 是输入信号的幅度，R 为接收机内阻。本实验仪接收机内阻为50 欧姆。
三、实验参数设置
本实验的可变参数为目标回波幅度的衰减百分比。初始衰减值为0。每按一次参数按钮，衰减增加5％，直到衰减百分比的最大值95％后又从初始值开始。
四、 实验数据以及结果
目标回波幅度衰减百分比与回波信号幅度表：
目标回波时延：52us
有信号处噪声电压峰值Um ：22mV 噪声的最大值Un ：16mV 两目标回波间的间隔：400us
五、 结论以及讨论 波形图
020
406080100
12345衰减值
回波电平
1． 根据记录回波的时延，计算目标回波距离。
答：目标回波时延：tr=52us ，根据公式R=C*tr/2计算得回波距离R 为7.8km 。 2． 距离分辨率为多少？
答：距离分辨率，实验测得目标回波脉冲宽度为240ns，代入距离分辨率公式得到约为36m。
3、目标回波输入信号的幅度改变，示波器输出信号有何变化？
答：由前面数据整理的表格可以看出，目标回波输入信号的幅度衰减越来越大时，示波器输出信号幅度越来越小。
4．雷达的切线灵敏度是多少？
答：接收机灵敏度为： 95。
5、基线噪声电压峰值Un和满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值Um 是否相同？为什么？
答：基线电压峰值Un小于满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值
Um,因为Un只是接收机内噪声而Um不仅包含接受机内噪声还包含外界干扰
噪声所以Un 六、教师评语 教师签字 虚警率实验 一、实验目的要求 1．熟悉门限检测的方法 2．熟悉虚警概率的含义 3．了解门限与虚警概率的关系 二、实验原理 1．门限检测 雷达接收机是在有噪声的背景下检测信号。由于噪声的起伏特性，判断信号的出现是一 个统计的问题，必须按照某种检测标准进行判断。门限检测就是给定某个门限，如果某时刻的回波信号的电压大于给定门限，就认为该位置有目标存在，否则认为该位置没有目标。2．虚警率 虚警是指没有信号而仅有噪声时，噪声电平超过门限值被误认为是目标的事件。噪声超 过门限的概率称为虚警概率。 通常包络检波器输出噪声的电压振幅r的概率密度是瑞利分布，记做p (r) fa 。设门限值 是T U ，那么噪声超过门限电平的概率就是虚警概率，所以可以用式计算 其中，σ 2是噪声的方差。3．虚警概率P fa 统计算法 N 个脉冲重复周期里虚警事件总数fa N 为m为没有目标的距离单元距离。虚警概率。 三、实验参数设置 可变参数为检测门限。信号归一化最大值为255。初始门限值为5，每按一次参数按钮，门限值加5，最大值是25。按动参数加按钮○6 改变检测门限，从LED 上读取虚警概率。 四、实验数据以及结果 检测门限与虚警概率测试表 五、 实验成果分析 1、试分析虚警率和检测门限关系。 510 152025 0.01 0.02 0.030.04 门限 虚警率 虚警概率与门限电平大小有密切的关系。噪声超过门限电平而误认为信号的事件称为“虚警”，虚警概率指的是噪声包络电压超过检测门限电平的概率。因此检测门限值越大，噪声信号超过门限的概率越小，雷达的虚警概率越小。 2、检测门限不同时，示波器显示的距离波门信号有何不同，为什么？ 答：检测门限越高距离波门信号出现的时间间隔越长。因为门限值越高，噪声电平超过检测门限的概率越小，所以距离波门信号出现的时间间隔越长，次数降低。 六、 教师评语 教师签字 恒虚警检测实验 一、实验目的要求 1．熟悉发现概率的定义。 2．熟悉恒虚警检测的原理 3．了解虚警概率与发现概率的关系。 二、实验原理 1．发现概率 有目标时的电平超过门限正确检测出目标的概率，称作发现概率。包络检波后，信号加 噪声的电压振幅r服从广义瑞利分布，记做p (r) d 。发现信号就是信号加噪声的电压超过给 定门限T U 的事件，那么发现概率为，从上式可以看出，发现概率和检测门限，信噪比有关。 2．发现概率d P 统计算法 N 个脉冲重复周期里发现事件总数d N 为，m为有目标的距离单元距离。 3．恒虚警检测 在许多雷达系统中，要求虚警概率为一固定的值。由式（3-3）可知，如果虚警率给定， 检测门限是可由式（3-9）确定的。，这样，发现概率d P 和虚警概率，信噪比有关。在信噪比相同的条件下，虚警率不同， 发现概率不同。 给定虚警率，由式（3-9）计算检测门限，在由式（3-7）和式（3-8）即可统计相应的发现概率。 四、实验内容 可变参数为检测的虚警概率。默认值为概率为10-3。每按一次参数按钮，虚警概率减小10。虚警概率的最小值为10-14。按动参数加○5 改变虚警概率，按确认按钮○6 确认。从LED 上读取发现概率。观察目标回波信号和距离波门信号。 四、实验数据与结果 虚警概率与发现概率关系表 五、实验成果分析 1．当虚警概率变化时，距离波门信号有何变化，为什么？ 答：虚警概率增大时相应的检测门限降低，噪声电平超过检测门限被发现的概率增大，因此距离波门信号出现的时间间隔变短，次数降低。反之虚警概率降低时，距离波门信号出现的时间间隔变长，次数增大。 2.绘制发现概率和虚警概率的曲线图并分析二者关系 当信噪比一定时，虚警概率越小，发现概率越小; 虚警概率越大，发现概率越大。 六、教师评语 教师签字 动目标显示（MTI）实验 一、实验目的要求 1．掌握动目标显示的基本原理。 2．熟悉一次相消和二次相消的概念。 二、实验原理 1．动目标的回波 设载频为0 ? ，重复周期为r T ，脉冲宽度为τ 的单脉冲雷达发射信号为 ，斜距为R ，径向速度为r v 的目标回波信号相对发射信号有一延时r t 满足，回波信号与发射信号间 存在高频相位差，产生的频率差为 ，其中d f 称为多普勒频率。零中频混频后，得到正交两路IQ 信 号分别为，对于固定目标，多普勒频率为0，所以输出为包络恒定的电平。回波脉冲的包络调制频率为多普勒频率。动目标和固定目标的I 路输出波形如图3.6 示。 2．动目标显示原理 在检波器的输出端，固定回波是一串振幅不变的脉冲，而运动目标是一串振幅调制的脉冲。消除目标最简单的办法就是相邻重复周期的信号相减。幅度固定的目标回波信号相减后 相互抵消；而幅度变化的运动目标回波相减后输出相邻重复周期振幅变化的部分。 一次数字相消器 一次数字相消器如图3.7 所示 五、实验参数设置 三个不同的失捕条件对应三个进程，分别为3、4、5。按动进程编号钮○4 设置实验进程。按进程编号按钮，直到实验仪LED 显示器进程编号位显示为所设置值。此时失捕条件改变，按确认按钮○6 确认设置。测量跟踪时间和搜索时间。 四、实验数据 一次相消实验中对应包络信号有目标处相消器输出信号的幅度：1.20V 二次相消系数与目标幅度测试 五、实验成果分析 1．在一次相消的工作方式下，动目标和静目标的包络信号和检测输出信号有什么特点？ 答：动目标的包络信号是移动的，在相位检测输出端，动目标回波是一串振幅调制的脉冲；固定目标的包络信号是不动的，静目标回波是一串振幅不变的脉冲。在一次相消的工作方式下，因为幅度固定的目标回波信号相减后相互抵消，而幅度变化的运动目标回波相减后输出相邻重复周期振幅变化的部分。所以检波输出信号只有动目标没有静目标。 2、二次相消参数有什么意义，对信号波形有何影响？ 答：当二次相消系数在一定范围内变化时，共轭零点偏离实轴的角度很小，尽管零频处 频响不为零但凹口较宽可抑制频谱较宽的杂波。 六、教师评语 教师签字 精品文档 雷达原理实验指导书 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院 2013年3月 精品文档 目录 雷达原理实验课的任务和要求 (1) 雷达原理实验报告格式 (2) 实验一雷达信号波形分析实验 (3) 雷达信号波形分析实验报告 (5) 实验二. 数字式目标距离测量实验 (6) 数字式目标距离测量实验报告 (8) 雷达原理实验课的任务和要求 雷达原理实验课的任务是：使学生掌握雷达的基本工作原理和雷达测距、测角、测速的基本方法和过程；掌握雷达信号处理的基本要求，为了达到上述目的,要求学生做到： 1.做好实验前准备工作 预习是为做好实验奠定必要的基础，在实验前学生一定要认真阅读有关实验教材，明确实验目的、任务、有关原理、操作步骤及注意事项，做到心中有数。 2.严谨求实 实验时要求按照操作步骤进行，认真进行设计和分析，善于思考，学会运用所学理论知识解释实验结果，研究实验中出现的问题。 3.遵从实验教师的指导 要严格按照实验要求进行实验，如出现意外，要及时向老师汇报，以免发生意外事故。 4.注意安全 学生实验过程中，要熟悉实验室环境、严格遵守实验室安全守则。 5.仪器的使用 使用仪器前要事先检查仪器是否完好，使用时要严格按照操作步骤进行，如发现仪器有故障，应立即停止使用，报告老师及时处理，不得私自进行修理。 6.实验报告 实验报告包括下列内容：实验名称、实验日期、实验目的、简要原理、主要实验步骤的简要描述、实验数据、计算和分析结果，问题和讨论等。 雷达原理实验报告格式 一、封皮的填写： （1）实验课程名称：雷达原理 （2）实验名称：按顺序填写 （3）年月日： 二、纸张要求：统一采用A4大小纸张，左侧装订，装订顺序与实验顺序一致。 三、书写要求： （1）报告除实验图像必须打印外，其余可手写。 （2）实验结果图位于实验结果与分析部分，图像打印于纸张上部，下部空白处写实验分析。 （3）报告中图要有图序及名称，表要有表序及名称，每个实验的图序和表序单独标号（例如图1.1脉冲信号仿真波形；表1-1 几种信号的。。。）。 不合格者扣除相应分数。 （4）每个实验均需另起一页书写。 四、关于雷同报告：报告上交后，如有雷同，则课程考核以不及格处理。（每个实验均已列 出参数可选范围，不能出现两人所有参数相同情况） 实验报告 哈尔滨工程大学 实验课程名称：雷达原理实验 姓名：班级：学号： 注：1、每个实验中各项成绩按照5分制评定，实验成绩为各项总和 2、平均成绩取各项实验平均成绩 3、折合成绩按照教学大纲要求的百分比进行折合 2012年 5 月 雷达信号波形分析实验报告 2012年5月10日班级姓名评分 一、实验目的要求 1. 了解雷达常用信号的形式。 2. 学会用仿真软件分析信号的特性。 3．了解雷达常用信号的频谱特点和模糊函数。 二、实验内容 本实验是在PC机上利用MATLAB仿真软件进行常用雷达信号的仿真、设计。针对所设计的雷达信号分析其频谱特性和模糊函数。 三、实验参数设置 1、简单脉冲调制信号： 载频范围：0.75MHz 脉冲重复周期：200us 脉冲宽度：10us 幅度：1V 2、线性调频信号： 载频范围：90MHz 脉冲重复周期：250us 脉冲宽度：25us 信号带宽：16MHz 幅度：1V 四、实验仿真波形 简单脉冲调制信号实验结果： 图1.1简单脉冲调制信号（正弦）仿真结果将正弦变换成余弦后： 图1.2简单脉冲调制信号（余弦）仿真结果 线性调频信号实验结果： 图1.3线性调频信号仿真结果 五、实验成果分析 1、使用x2=exp(i*2*pi*f0*t);信号进行调制，从频谱图可以看出，脉冲经调制后只有和一个峰值，为一单频信号，而使用x2=cos(2*pi*f0*t);信号进行调制，则出现两个峰值，为两个频率分量。 2、在进行线性调频时，要计算出频率变化的斜率，然后进行调频计算。由仿真图可以看出仅有16MHZ的频带。 六、教师评语 教师签字 雷达技术实验报告 雷达技术实验报告 专业班级: 姓名： 学号： 一、实验内容及步骤 1.产生仿真发射信号：雷达发射调频脉冲信号，IQ两路； 2.观察信号的波形，及在时域和频域的包络、相位； 3.产生回波数据：设目标距离为R=0、5000m； 4.建立匹配滤波器，对回波进行匹配滤波； 5.分析滤波之后的结果。 二、实验环境 matlab 三、实验参数 脉冲宽度 T=10e-6; 信号带宽 B=30e6; 调频率γ=B/T; 采样频率 Fs=2*B; 采样周期 Ts=1/Fs; 采样点数 N=T/Ts; 匹配滤波器h(t)=S t*(-t) 时域卷积conv ，频域相乘fft， t=linspace(T1,T2,N); 四、实验原理 1、匹配滤波器原理： 在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为) x： (t t x+ = t s n )( )( )(t 其中：)(t s为确知信号，)(t n为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为 No。 2/ 设线性滤波器系统的冲击响应为)(t h ，其频率响应为)(ωH ，其输出响应： )()()(t n t s t y o o += 输入信号能量： ∞<=?∞ ∞-dt t s s E )()(2 输入、输出信号频谱函数： dt e t s S t j ?∞ ∞--=ωω)()( )()()(ωωωS H S o = ωωωπωω d e S H t s t j o ?∞ -= )()(21)( 输出噪声的平均功率： ωωωπωωπd P H d P t n E n n o o ??∞∞ -∞∞-== )()(21)(21)]([22 ) ()()(21 )()(21 2 2 ωωωπ ωωπ ω ωd P H d e S H S N R n t j o o ? ? ∞ ∞ -∞ ∞-= 利用Schwarz 不等式得： ωωωπd P S S N R n o ? ∞ ∞ -≤) () (21 2 上式取等号时，滤波器输出功率信噪比o SNR 最大取等号条件： o t j n e P S H ωωωαω-=) ()()(* 当滤波器输入功率谱密度是2/)(o n N P =ω的白噪声时，MF 的系统函数为： ,)()(*o t j e kS H ωωω-=o N k α2= k 为常数1，)(*ωS 为输入函数频谱的复共轭，)()(*ωω-=S S ，也是滤波器的传输函数 )(ωH 。 雷达原理复习要点第一章（重点） 1、雷达的基本概念 雷达概念(Radar)： radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。无线电探测和测距，无线电定位。 雷达的任务： 利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。 从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息？ 斜距R : 雷达到目标的直线距离OP 方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。 仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。 2、目标距离的测量 测量原理 式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒) 距离测量分辨率 两个目标在距离方向上的最小可区分距离 最大不模糊距离 3、目标角度的测量 方位分辨率取决于哪些因素 4、雷达的基本组成 雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么 同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。 发射机：产生大功率射频脉冲。 收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。 天线：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。 显示器：显示目标回波，指示目标位置。 天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。 电源第二章 1、雷达发射机的任务 为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去 2、雷达发射机的主要质量指标 工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度 3、雷达发射机的分类 单级振荡式、主振放大式 4、单级振荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点 单级振荡式： 脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。 优点：简单、廉价、高效； 缺点：难以产生复杂调制，频率稳定性差，脉冲间不相干；主振放大式： 固体微波源：是高稳定度的连续波振荡器。 优点：复杂波形，稳定度高，相干处理 缺点：系统复杂、昂贵 第三章（重点） 1、接收机的基本概念 接收机的任务 通过适当的滤波将天线接收到的微弱高频信号从伴随的噪声和干扰中选择出来，并经过放大和检波后，送至显示器、信号处理器或由计算机控制的雷达终端设备中。 超外差接收机概念 将接收信号与本机振荡电路的振荡频率，经混频后得到一个中频信号，这称为外差式接收。得到的中频信号再经中频放大器放大的，称为超外差式。中频信号经检波后得到视频信号。 接收机主要组成部分 接收机主要质量指标 灵敏度S i min、接收机的工作频带宽度、动态范围、中频的选择和滤波特性、工作稳定度和频率稳定度、抗干扰能力、微电子化和模块化结构 2、接收机的噪声系数（重点） 噪声系数、噪声温度的定义 噪声系数：接收机输入端信号噪声比和输出端信号噪声比的比值。实际接收机输出的额定噪声功率与“理想接收机”输出的额定噪声功率之比。 噪声温度：温度Te称为“等效噪声温度”或简称“噪声温度”, 此时接收机就变成没有内部噪声的“理想接收机”级联电路的噪声系数 现代雷达信号检测报告 现代雷达信号匹配滤波器报告 一 报告的目的 1.学习匹配滤波器原理并加深理解 2.初步掌握匹配滤波器的实现方法 3.不同信噪比情况下实现匹配滤波器检测 二 报告的原理 匹配滤波器是白噪声下对已知信号的最优线性处理器，下面从实信号的角度 来说明匹配滤波器的形式。一个观测信号)(t r 是信号与干扰之和，或是单纯的干扰)(t n ，即 ? ??+=)()()()(0t n t n t u a t r (1) 匹配滤波器是白噪声下对已知信号的最优线性处理器，对线性处理采用最大信噪比准则。以)(t h 代表线性系统的脉冲响应，当输入为(1)所示时，根据线性系统理论，滤波器的输出为 ?∞ +=-=0)()()()()(t t x d h t r t y ?τττ (2) 其中 ?∞ -=0 0)()()(τττd h t u a t x ， ?∞ -=0 )()()(τττ?d h t n t (3) 在任意时刻，输出噪声成分的平均功率正比于 [ ] ??∞∞=?? ? ???-=0 20202 |)(|2)()(|)(|τττττ?d h N d h t n E t E (4) 另一方面，假定滤波器输出的信号成分在0t t =时刻形成了一个峰值，输出信 号成分的峰值功率正比于 2 02 2 0)()()(? ∞ -=τττd h t u a t x (5) 滤波器的输出信噪比用ρ表示，则 [ ] ?? ∞ ∞ -= = 2 02 02 2 20|)(|2)()(| )(|) (τ ττ ττ?ρd h N d h t u a t E t x (6) 寻求)(τh 使得ρ达到最大，可以用Schwartz 不等式的方法来求解.根据Schwartz 不等式，有 ??? ∞ ∞ ∞ -≤-0 20 2 02 0|)(||)(|)()(τττττ ττd h d t u d h t u (7) 且等号只在 )()()(0*τττ-==t cu h h m (8) 时成立。由式(1)可知匹配滤波器的脉冲响应由待匹配的信号唯一确定，并且是该信号的共轭镜像。在0=t t 时刻，输出信噪比SNR 达到最大。 在频域方面，设信号的频谱为 ，根据傅里叶变换性质可知，匹配滤 波器的频率特性为 (9) 由式(9)可知除去复常数 c 和线性相位因子 之外，匹配滤波器的频率 特性恰好是输入信号频谱的复共轭。式 (2)可以写出如下形式： (10) (11) 匹配滤波器的幅频特性与输入信号的幅频特性一致，相频特性与信号的相位谱互补。匹配滤波器的作用之一是：对输入信号中较强的频率成分给予较大的加权，对较弱的频率成分给予较小的加权，这显然是从具有均匀功率谱的白噪声中过滤出信号的一种最有效的加权方式；式(11)说明不管输入信号有怎样复杂的非线性相位谱，经过匹配滤波器之后，这种非线性相位都被补偿掉了，输出信号仅保留保留线性相位谱。这意味着输出信号的各个频率分量在时刻达到同相位，同相相加形成输出信号的峰值，其他时刻做不到同相相加，输出低于峰值。 匹配滤波器的传输特性 ,当然还可用它的冲激响应 来表示，这时有： 雷达测距实验报告 1. 实验目的和任务 1.1 实验目的 本次实验目的是掌握雷达带宽同目标距离分辨率的关系，通过演示实验了解雷达测距基本原理，通过实际操作掌握相关仪器仪表使用方法，了解雷达系统信号测量目标距离的软硬件条件及具体实现方法。 1.2 实验任务 本次实验任务如下： （1）搭建实验环境； （2）获得发射信号作为匹配滤波的参考信号； （3）获得多个地面角反射器的回波数据，测量其各自位置，评估正确性； （4）获得无地面角发射器的回波数据，与（3）形成对比，并进行分析。 2. 实验场地和设备 2.1 实验场地和环境条件 本次实验计划在雁栖湖西校区操场进行，环境温度25℃，湿度40%。 实验场地如上图所示，除角反射器以外，地面上还有足球门、石块以及操场上运动的人等比较明显的目标。 2.2 实验设备 实验所需的主要仪器设备如下： （1） 矢量信号源SMBV100A ； （2） 信号分析仪FSV4； （3） S 波段标准喇叭天线； （4） 角反射器 （5） 笔记本电脑 2.3 设备安装与连接 设备连接关系图如下： 雷达波形文件雷达回波数据 时钟同步 计算机终端 SMBV100A 矢量信号源 FSV4信号分析仪 角反射器 交换机 图1 实验设备连接示意图 其中：蓝色连接线表示射频电缆，灰色连接线表示网线。 3. 实验步骤 3.1 实验条件验证 检查仪器工作是否正常，实验环境是否合适。 3.2 获取参考信号 1. 调节信号源参数，生成线性调频信号，作为匹配滤波的参考信号，然后通过射频电缆将信号源与频谱仪相连，利用频谱仪的A/D 对线性调频信号采样，并通过网线将数据传输给计算机，并保存为“b1.dat ”。参考信号的主要参数如下所示： 实验报告 实验课程名称：雷达原理姓名：班级：电子信息工程4班学号： 注：1、每个实验中各项成绩按照5分制评定，实验成绩为各项总和 2、平均成绩取各项实验平均成绩 3、折合成绩按照教学大纲要求的百分比进行折合 2017年 5 月 雷达信号波形分析实验报告 2017年 4 月 5 日班级电子信息工程4班姓名评分 一、实验目的要求 1. 了解雷达常用信号的形式。 2. 学会用仿真软件分析信号的特性。 3．了解雷达常用信号的频谱特点和模糊函数。 二、实验原理 为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2 其中S：目标距离；T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间；C：光速。 三、实验参数设置 载频范围：0.5MHz 脉冲重复周期：250us 脉冲宽度：10us 幅度：1V 线性调频信号 载频范围：90MHz 脉冲重复周期：250us 脉冲宽度：10us 信号带宽：14 MHz 幅度：1V 四、实验仿真波形 x 10 -3 时间/s 幅度/v 脉 冲 x 10 -3时间/s 幅度/v 连续波 x 10 -3 时间/s 幅度/v 脉冲调制 x 10 7 01 24 频率/MHz 幅度/d B 脉冲频谱图 x 10 7 05 104 频率/MHz 幅度/d B 连续波频谱图 x 10 7 01 24 频率/MHz 幅度/d B 脉冲调制频谱图 x 10 -3 -101时间/s 幅度/v 脉 冲 8.262 8.26258.263x 10 -4 -1 01时间/s 幅度/v 连续波 0.5 1 1.5 2 x 10 -3 -101时间/s 幅度/v 脉冲调制 x 10 7 02 44 频率/MHz 幅度/d B 脉冲频谱图 -4 -2 024x 10 7 05 104 频率/MHz 幅度/d B 连续波频谱图 -4 -2 024x 10 7 01 24 频率/MHz 幅度/d B 脉冲调制频谱图 、实验室名称： 电子信息工程专业学位研究生实践基地 二、实验项目名称：LFM 脉冲压缩雷达的设计与验证 三、实验学时：20 四、实验原理: 1、LFM 脉冲信号和脉冲压缩处理 脉冲雷达是通过测量目标回波延迟时间来测量距离的，距离分辨力直接由脉 冲带宽确定。窄脉冲具有大带宽和窄时宽，可以得到高距离分辨力，但是，采用 窄脉冲实现远作用距离需要有高峰值功率， 在高频时，由于波导尺寸小，会对峰 值功率有限制，以避免传输线被高电压击穿，该功率限制决定了窄脉冲雷达有限 的作用距离。现代雷达采用兼具大时宽和大带宽的信号来保证作用距离和距离分 辨力，大时宽脉冲增加了雷达发射能量，实现远作用距离，另一方面，宽脉冲信 号通过脉冲压缩滤波器后变换成窄脉冲来获得高距离分辨力。 t t S （t ） Arect — exp j — T 其中的矩形包络为 1 2 1 2 2 B/T D BT 1时，LFM 脉冲信号的频域形式可近似表示为 进行脉冲压缩时的 LFM 脉冲信号为基带信号，其时域形式可表示为 式中的 为调频斜率，与调频带宽和时宽的关系如下式 时带积 2 / ] 巴f 电 2 2 其他 脉冲压缩滤波器实质上就是匹配滤波器，匹配滤波器是以输出最大信噪比为 准则设计出来的最佳线性滤波器。假设系统输入为x (t )Si (t) 口⑴，噪声n (t)为 均匀白噪声，功率谱密度为P n ()N 。，2 , s (t)是仅在［0,T ］区间取值的输入脉 冲信号。根据线性系统的特点，经过频率响应为 H()匹配滤波器的输出信号为 y(t) s o (t) n o (t)，其中输入信号分量的输出为 s,(t) S( )H( )exp(j t)d 与此同时，输出的噪声平均功率为 N 叫 |H( )2d 2 则to 时刻输出信号信噪比可以表示为 ,2 S o (t 0)| N 2 S i ( )H( )e jt d N 0 H( )2d 要令上式取最大值，根据 Schwarz 不等式，则需要匹配滤波器频响为 H( ) KS i ( )exp( j t °) 对应的时域冲激响应函数形式为 h(t) Ks *(t 。t) 要使该匹配滤波器为因果系统，必须满足t0 T ，信噪比最大时刻的输出信 噪比取值是 S 2E N 0兀 量可以表示为下式: s o (t) s( )h(t )d K S i ( )s (t t 0 )d 当匹配滤波器冲激响应函数满足 (5-5)式时，通过匹配滤波器的输出信号分 exp j[ 2 地质雷达实验报告封面 报告 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998 地质雷达实验报告 成绩： 系别：资源勘查与土木工程系 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 年月日 实验项目名称：地质雷达的操作及应用 同组学生姓名： 实验地点：结构检测实验室91110 实验日期：年月日 实验目的 （1）了解地质雷达基本构造、性能和工作原理。 （2）掌握地质雷达的操作步骤和使用方法。 实验原理及方法 通过发射天线向地下发射宽频带高频电磁波。在传播过程中，当遇到存在电性差异的地下介质或目标体时，雷达波会发生反射返回地面，并由接收天线接收，并以波或图像的形式，存储在电脑中。 仪器设备 OKO-2俄罗斯地质雷达。 实验步骤 （1）连好数据线； （2）打开主机和天线上的电源开关； （3）运行采集软件； （4）设置参数； （5）数据采集并保存数据； （6）关机、拆线。 数据处理 主要包括两个方面：即增益和滤波。增益的目的是放大深部信号的增幅，使较弱的信号能被识别，滤波的种类很多，一般包括中值滤波、平均值滤波、带通滤波和巴特沃斯带通滤波等等。 注意事项 在运用雷达过程中，须掌握雷达工作的三个重要参数：环境电导率、介电常数和探测频率。 环境电导率σ是表征介质导电能力的参数，它决定了电磁波在介质中的穿透深度，其穿透深度随电导率的增加而减小，当介质的电导率σ>10-2S/m时，电磁波衰减极大，难于传播，雷达方法不宜使用，如：湿粘土、湿页岩、海水、海水冰、湿沃土、金属物等。 介电常数是影响应用效果的另一个重要因素，它决定了高频电磁波在介质中的传播速度，并且反射信号的强弱也取决于介电常数的差异。电磁波在介质中的传播速度可采用下式近似考虑： r C V ε≈ 式中： C ─ 电磁波在真空中的传播速度，C =ns （光速）， r ε─ 介质的相对介电常数。 介质的介电常数主要受介质的含水量以及孔隙率的影响，相对介电常数与水含量的关系曲线，相对介电常数的范围为：1（空气）~81（水），多数干燥的地下介质，其相对介电常数值均小于10。 探测频率不但是制约探测深度的一个关键因素，同时也决定了探测的分辨率；探测频率越高，探测深度越浅，探测的垂直分辨率和水平分辨率越高。高频 电磁波在传播过程中发生衰减，其衰减的程度随电磁波频率的增加而增加，这也是造成探测频率越高，探测深度越浅的原因。因此，在实际工作时，必须根据目标体的探测深度选用合理的探测频率。 附图（不少于6张图片） 一. 雷达方程 简单形式的雷达方程：min 2 e t 4 max )4(S GA P R πσ=（2.1）? σ∝4 max R （1） 接收机噪声 除系统热噪声引起的噪声功率之外，接收机会产生一定的噪声输出，要引入噪声系数 out out in in N S N S BG kT N F //a 0out n = = ，噪声系数也反映了信号通过接收机时的信噪比衰减情况。 重新整理雷达方程：min n 02 e t 4 max )/()4(N S BF kT GA P R πσ = （2.8）? min 4 max SNR R σ ∝ 可用于进行理想自由空间中的目标探测，分析目标的雷达截面积对目标探测产生的影响。 （2） 雷达脉冲积累 多脉冲积累用于提高信噪比，改善雷达的检测能力，降低虚警漏警概率。 n 个相同信噪比的脉冲进行理想情况下的积累后，总信噪比为单个脉冲信噪比的n 倍。但实际情况下，第二检波器会引入效率损耗，使信号能量变为噪声能量，积累效率 n 1i )/()/()(N S n N S n E = 。 将脉冲积累的信噪比代入原雷达方程得到：n n 02 e t 4 max )/()4(N S BF kT GA P R πσ = （2.33），也可 以由积累效率和单个脉冲信噪比表示为：1 n 02 e t 4 max )/()4() (N S BF kT n nE GA P R i πσ= (2.34)。 （3） RCS 起伏 观测复杂目标（如飞机）时，小的观察角变化将引起雷达到目标散射中心的距离和时间发生变化，从而引起各回波信号的相对相位发生变化，导致RCS 起伏。 引入起伏损耗f L ，用f L N S 1)/(代替1)/(N S 。当e n 个独立采样积累时， e n f e f L n L /1)()(=。 此时的雷达方程为：e n f i L N S BF kT n nE GA P R /11n 02 e t 4 max ) ()/()4() (πσ=(2.45)。 （4） 发射机功率 雷达的平均发射机功率av P 更能反映雷达的性能，可以用它代替峰值功率t P 。将p t av f P P τ=代入雷达方程得到：p i f N S F B kT n nE GA P R 1n 02 e av 4 max )/()()4() (τπσ= （2.51），一般情况下，可将τ B 设计为1。 （5） 其它情况 需要考虑的因素包括：系统损耗、地杂波、最高精度等。另外，针对不同目标（点目标或分 汽笛声变调的启示--多普勒雷达原理 1842年一天，奥地利数学家多普勒路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身 旁驰过，他发现火车由远而近时汽笛声变响，音调变尖（注：应为“汽笛声的音频频率变高”）；而火车由近而远时汽笛声变弱，音调变低（应为“汽笛声的音频频率降低了”）。他对这种现象感到极大兴趣，并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的缘故，称为频移现象。因为这是多普勒首先提出来的，所以称为多普勒效应。 由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验进行验证。几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，验证了该效应。 为了理解这一现象，需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播过程中表现出的是声波波长缩短，好像波被“压缩”了。因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被“拉伸”了。因此，汽笛声听起来就显得低沉。 用科学语言来说，就是在一个物体发出一个信号时，当这个物体和接收者之间有相对运动时，虽然物体发出的信号频率固定不变，但接收者所接收到的信号频率相对于物体发出的信号频率出现了差异。多普勒效应也可以用波在介质中传播的衰减理论解释，波在介质中传播，会出现频散现象，随距离增加,高频向低频移动。 多普勒效应不仅适用于声波,它也适用于所有类型的波，包括电磁波。 多普勒效应被发现以后，直到1930年左右，才开始应用于电磁波领域中。常见的一种应用是医生检查就诊人用的“彩超”，就是利用了声波的多普勒效应。简单地说，“彩超”就是高清晰度的黑白Ｂ超再加上彩色多普勒。超声振荡器产生一种高频的等幅超声信号，向人体心血管器官发射，当超声波束遇到运动的脏器和血管时，便产生多普勒效应，反射信号为换能器所接受，根据反射波与发射波的频率差可以求出血流速度，根据反射波的频率是增大还是减小判定血流方向。 20世纪40年代中期，也就是多普勒发现这种现象之后大约100年，人们才将多普勒效应应用于雷达上。多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等的雷达。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差（称为多普勒频率），根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。20世纪70年代以来，随着大规模集成电路和数字处理技术的发展，多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要的军事装备以及科学研究、业务应用装置。 多普勒天气雷达，是以多普勒效应为基础，当大气中云雨等目标物相对于雷达发射信号波有运动时，通过测定接收到的回波信号与发射信号之间的频率差异就能够解译出所需的信息。它与过去常规天气雷达仅仅接收云雨目标物对雷达发射电磁波的反射回波进了一大步。这种多普勒天气雷达的工作波长一般为5～10厘米，除了能起到常规天气雷达通过回波测定云雨目标物空间位置、强弱分布、垂直结构等作用，它的重大改进在于利用多普勒效应可以测定降水粒子的运 实验一、二雷达的总体认识及基本操作I、II 一、实验目的 1.了解Bridge Master E X-Band雷达的基本组成 2.学习正确操作Bridge Master E X-Band雷达，熟悉各基本功能的 操作 二、实验设备： Bridge Master E X-Band雷达两台 S-Band收发机一台，天线一副 三、实验步骤及要领 1.开机 检查天线附近是否有人作业火其他障碍物，将亮度（BRILLIANCE）、雨雪干扰抑制（A/CRAIN）海浪干扰抑制（A/CSEA）、增益（GAIN）等控钮反时针旋到底，功能开关（FUNCTION）置“STANDBY”。开机，接通电源，将电源开关置“POWER ON”,然后雷达开始自检，倒时计数。时间到后自动显示出“RADAR STANDBY”，此时表明雷达已准备好发射（未发射前天线是不转的）。 2.调节屏幕及数据亮度 顺时针旋转显示器前端的键盘（KEY BOARD）上的亮度控钮（BRILLIANCE）使回波明亮清晰，通常应使控钮居中。 3.量程选择 在KEY BOARD上，使用操纵杆（JOYSTICK）移动光标到 “TRANSMIT”上，单击左键，选择发射及脉冲宽度选择。使光标移动到显示屏的左上方的“RANGE”，通过单击“＋”和“－”来改变量程，量程的选择与发射脉冲的宽度的关系见附录图 4.调谐调节 调谐控钮是用来调节接收机的本振频率。在进行调谐前，应首先将海浪抑制控钮（A/CSEA）反时针旋到底，并使雷达工作于最大量程，然后转动调谐控钮使调谐指示亮带达到最长。 5.增益调整 增益（GAN）控钮是用来调节接收机的放大量，此控钮应调节到显示屏幕上的背景噪声似见非见的位置。为了设置合适的增益，首先应选择最远的两个量程之一，因为远量程时背景噪声更为明显，然后俺顺时针方向慢慢旋转增益控钮，使背景噪声达到刚见未见的状态。若增益设置太低，目标回波可能被淹没在背景噪声中。 6.显示模式选择 使用光标在显示屏幕右上方菜单改变显示模式。 7.调出固定、活动距标圈 使用VRM面板可以改变活动距标圈，改变距标圈的时候注意观察显示屏上的相关读数的改变。 8.调电子方位线 使用EBL面板，转动测方位旋钮可以改变电子方位线的方位，注意观察显示屏的相关读数的变化。 测速雷达原理 雷达原理简介 首先，大家必须先了解雷达的基本原理，因为雷达仍是当前用来检测移动物体最普遍的方法。雷达英文为RADAR ，是Radio Detection And Ranging 的缩写。所有利用雷达波来检测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于「多普勒效应」，其应该也是一般常见的多普勒雷达(Doppler Radar)，此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现象，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。 多普勒的理论基础为时间。波是由频率及振幅所构成，而无线电波是随着波而前进的。当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体是朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的率频会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。下图为多普勒雷达(Doppler Radar)的基本原理图标： CS R-28测速雷达所应用的原理，就是可以检测到发射出去的无线电波，与遇到运动物体反弹回来的无线电波其间的频率变化及I 通道和Q 通道的相位变化。由频率的变化，依特定的比例关系，而计算出该波所碰撞到物体的速度。由I 通道和Q 通道之间的相位关系，计算判断运动物体是朝着无线电波的方向前进或朝其反方向前进。 根据多普勒原理，由于雷达发射和接受共用一个天线，且运动目标的运动方向与天线法线方向相一致，运动目标的多普勒频率fd 符合下列关系式。 (1) f d = 2V r f t C 雷达系统仿真 实验报告 姓名：黄晓明 学号： 班级：1305203 指导教师：谢俊好 院系：电信学院 实验一杂波和色噪声的产生—高斯谱相关对数正态随机序列的产生 1、实验目的 给定功率谱（相关函数）和概率分布，通过计算机产生该随机过程，并估计该过程的实际功率谱和概率分布以验证产生方法的有效性。 2、实验原理 1）高斯白噪声的产生 2 2 2 (x) f(x) μ σ - - = 、 2 2 2 (z) x F(x)dz μ σ - - =? 均值：μ为位置参数、方差：2 σ、均方差：σ为比例参数。 若给定01 X~N(,) '，则2 X X~N(,) μσμσ ' =+。 MATLAB中对应函数normrnd(mu,sigma,m,n)，调用基本函数01 randn(m,n)~N(,)产生标准正态分布。 标准正态分布的产生方法有舍选抽样法、推广的舍选抽样法、变换法、极法、查表法等，其中变换法的优点是精度高，极法运算速度较变换法快10~30％，查表法速度快。 (1)反变换法、反函数有理逼近法 令0.5, t r x =-= () 2 012 23 123 0,1 1 a a x a x X signt x N b x b x b x ++ ?? =- ? +++ ?? 式中 2.515517 a=， 1 0.802833 a=， 2 0.010328 a=， 1 1.432788 b=， 2 0.189269 b=，3 0.001308 b=。用这一方法进行抽样，误差小于10-4。 (2)叠加法 根据中心极限定理有：先产生I组相互独立的01 [,]上均匀分布随机数，令 1 I i i Y r = =∑，则当N较大时212 Y~N(I,I)。一般可取12 I=，则601 Y~N(,) - (3)变换对法(Box-Muller method) 雷达原理简介 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8- 雷达原理简介 首先，大家必须先了解雷达的基本原理，因为雷达仍是目前用来侦测移动物体最普遍的方法。雷达英文为RADAR ，是Radio Detection And Ranging 的缩写。所有利用雷达波来侦测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于「都卜勒效应」，其应该也是一般常见的都卜勒雷达(Doppler Radar)，此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现像，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。 都卜勒的理论基础为时间。波是由频率及振幅所构成，而无线电波是随着波而前进的。当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体是朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的率频会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。下图为都卜勒雷达(Doppler Radar)的基本原理图标： > <==车子朝着无线电波方向前进，其反弹的率频会增加 <==车子朝着无线电波传送的反方向前进，其反弹的率频 会减小 速度侦测装置(警方所使用的测速雷达)所应用的原理，就是可以侦测到发射出现的无线电波，及反弹回来的无浅电波其间的频率变化。由这两个不同频率的 差值，便可以依特定的比例关系，而计算是该波所碰撞到物体的速度。当然，此种速度侦测装置可以将所侦测到的速度，转换为「公里/小时」。也许大家还是无法体会什么是「都卜勒效应」，但每个人在日常生活中应该都有「听」过「都卜勒效应」。例如：当火车鸣笛或救护车的警报声一直朝着你接近时，会发现声音会一直在变化，这就是所谓的「都卜勒效应」，此例子是生活中最常见的例子，因为当声波一直朝着你接近时，该声波的频率会一直增加，所以听到的声音才会一直变。这跟测速雷达所用到的原理是一样的，只不过测速雷达所使用的不是声波，而是无线电波。 由于警察的测速雷达总是侦测到一个较强的反单电波后，才决定该移动物体(车子)的速度；而通常体积较大的物体其反弹的电波也较强；另外，离发射电波较近的物体，其所反弹的电波也会较强。根据这个原理，若有两辆大小相同的车子，同样都是超速时，测速雷达只会侦测到开在较前面车子的速度；若有一辆未超速的大卡车开在前方，而另一辆已超速的小客车开在后方时，测速雷达是无法侦测出该小客车已超速，除非该小客车已经超越了大卡车而继续超速。 这告诉我们，利用雷达波来侦测车速时，是无法在车阵中，侦测到特定车辆的速度，而只能侦测到开在车阵最前面，且体积较大的车子的速度。 二、雷达原理详述 下面的文章，将更详细地探讨雷达测速的各种影响因素： ? ? ? ? 下图显示出影响Muniquip K-GP手持雷达枪，其雷达波覆盖范围的因素: 雷达系统仿真实验报告 设计题目：基于巴克码的脉冲压缩雷达信号处理院系：电子与信息工程学院 专业：电子工程系2班 设计者：宋丽君 学号：11S005090 哈尔滨工业大学 目录 一.设计目标 (1) 1.1概述： (1) 1.2 设计要求： (1) 二.综合设计原理 (2) 2.1 巴克码（Barker） (2) 2.2 相位编码波形 (3) 2.3 正交I/Q解调 (3) 2.4 脉冲压缩 (4) 2.5 匹配滤波 (4) 三.综合设计仿真结果 (7) 3.1 巴克码编码波形的产生 (7) 3.2 雷达回波的产生 (7) 3.3 正交I/Q解调 (8) 3.4 脉冲压缩处理 (8) 3.5 多个目标的检测 (10) 3.51 两个点目标的产生 (10) 3.52 两个点目标回波的脉冲压缩 (11) 四. 设计体会 ............................................................................ 错误！未定义书签。 五. 参考文献 ............................................................................ 错误！未定义书签。 - I - 雷达系统仿真实验报告11S005090 宋丽君 1.设计目标 1.1概述： 产生相位编码目标回波、对回波进行I/Q解调、匹配滤波，分析多普勒频移对脉冲压缩的影响等，根据仿真结果并结合所学理论进行分析，并给出分析后的结论。 1.2 设计要求： 某雷达采用7位巴克码编码的二元相位编码信号，子码宽度0.5us。雷达中频为f I=10MHz，对雷达中频信号用40MHz采样后送入信号处理，由信号处理进行脉冲压缩和信号检测，雷达作用距离15km。 （1）在中频10MHz上产生雷达发射信号s,并画出雷达发射波形的时域、频域特性；分析信号带宽与子码宽度的关系； （2）产生雷达回波信号，在9km处有一个点目标，回波幅度为1；其他距离处回波为0； （3）对此回波信号进行I/Q解调，将回波信号由中频f I变换为基带信号； （4）在频域对基带信号进行脉冲压缩，画出脉冲压缩后的时域波形； （5）产生雷达回波信号，含有两个点目标，分别位于9km、9.225km，幅度相同为1；画出时域波形，此时两个目标是否能够分开？ （6）对5）产生的回波进行I/Q解调、然后进行时域脉冲压缩，画出压缩后的时域波形，此时两个点目标是否能够在距离上分开？此雷达的距离分辨力？ （7）如果9.225km处的目标是一个运动目标，其多普勒频移为143KHz，求此目标脉压后的结果；如果9.225km处运动目标的多普勒频移为24KHz，求此运动目标脉压后的结果；分析运动目标的多普勒频移对于脉压的影响。 - 1 - 雷达对抗实验报告 学院 专业 学生姓名 学号 导师姓名 仪器号 实验一 雷达测距和接收机灵敏度实验 一、 实验目的 1． 掌握目标回波测距的方法。 2． 雷达回波信号能量变化对接收机输出的信号的幅度（包络）的影响。 3． 掌握切线灵敏度的定义。 二、实验数据 1.信号衰减值：80% 2.切线灵敏度：P TSS =1/2*A 2/R=0.0064 3. 噪声电压峰值Um=80V 噪声最大值 U n =400V 三、思考题 1． 根据记录回波的时延，计算目标回波距离。 答：目标回波时延：tr=52us ，根据公式R=C*tr/2计算得回波距离R 为7.8km 。 2． 距离分辨率为多少？ 答：距离分辨率()2c n c d r v τ?=+≈B 12c *，实验测得目标回波脉冲宽度τ为 240ns ，代入距离分辨率公式得到c r ?约为36m 。 3、 目标回波输入信号的幅度改变，示波器输出信号有何变化？ 答：由前面数据整理的表格可以看出，目标回波输入信号的幅度衰减越来越 大时，示波器输出信号幅度越来越小。 4． 雷达的切线灵敏度是多少？ 答：接收机灵敏度为： 95。 5、基线噪声电压峰值n U 和满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值m U 是否相同？为什么？ 答：基线电压峰值n U 小于满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值 m U ,因为n U 只是接收机内噪声而m U 不仅包含接受机内噪声还包含外界干扰噪声所以n U 实验报告 实验课程名称：雷达原理实验姓名：班级：学号： 注：1、每个实验中各项成绩按照5分制评定，实验成绩为各项总和 2、平均成绩取各项实验平均成绩 3、折合成绩按照教学大纲要求的百分比进行折合 2014年 5 月 相位法与振幅法测角实验报告 一、实验目的要求 1. 了解雷达常用测角方法。 2. 学会用仿真软件验证测角算法。 3．能够设计并仿真测角解模糊程序。 二、实验原理 1. 利用了相位法测角的数学模型 2. 利用MATLAB软件编写单基线测向算法和比幅法解模糊程序 相位法测角利用了多哥天线所接收回波信号之间的相位差进行测角；振幅法测角利用了天线收到的回波信号幅值来做角度测量，该幅值的变化规律取决于天线方向图及天线扫描的方式。振幅测角法可以分为最大信号法和等信号法。 三、实验参数设置 （1）载频范围：4GHz （2）目标角度范围：-30°~30° （3）天线数量：3个 （4）天线间距离范围：0.05m~0.3m （5）回波信号DLVA输出幅度：1.5V （6）两两天线相位差测量范围：0.3p 短基线长度0.06 长基线长度0.5 四．实验仿真波形 目标角度/° 相位差/*π 理论相位差与目标角度关系 目标角度/° 相位差/*π 实际读取相位差与目标角度关系 目标角度/° 相位差/*π 相位差与目标角度关系 -60 -40-20 0204060 目标角度/° 相位差/* 相位差与角度关系 -60 -40 -200204060 -202 目标角度 误差/度 短基线测角精度误差 -60 -40-20 0204060 -0.500.5 目标角度 误差/度 长基线测角精度误差 四、 实验成果分析 实验利用三个天线的比对测量目标角度，通过选取天线的距离来比较得到数据的误差，五角星符号位插八度是对应的目标角度。偏差选取了较小天线距离带来的误差。 五、 教师评语 教师签字(整理)雷达原理实验指导书实验1-2
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