畢業(yè)論文---基于labview和matlab混合編程的雷達仿真信號

1、<p>　　基于labview和matlab混合編程的雷達仿真信號</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　雷達信號是獲取所需目標情況的重要信息來源,對雷達信號的仿真也成為電子對抗研究、開發(fā)的重要基礎(chǔ)手段之一。簡單雷達信號是雷達信號中最常用的信號，為了能更好的利用脈沖信號，人們把寬脈沖通過匹配濾波器壓縮成窄脈沖信號，從而獲得更加真

2、實有用的信息。針對Labview環(huán)境圖形化、結(jié)構(gòu)化、人性化等特點,對脈沖雷達信號進行了仿真，又由于脈沖壓縮信號設(shè)計到強大的計算能力，為此本設(shè)計還利用了Matlab腳本節(jié)點，利用Matlab 對脈沖壓縮雷達信號處理系統(tǒng)進行了仿真，用得到了雷達系統(tǒng)中各個處理點上的具體信號形式。又它們二者的結(jié)合，使得整個系統(tǒng)界面美觀，清晰,分為參數(shù)設(shè)置區(qū)和波形顯示區(qū)兩大塊,設(shè)計是由多個子程序塊與M腳本綜合集成,他們具有一定的獨立性，便于維護和升級,操作簡單,

3、使用方便，界面美觀大方。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 雷達信號 LabVIEW MATLAB 簡單脈沖信號 脈沖壓縮信號 仿真</p><p>　　Based on matlab and mixing programming</p><p>　　of labview radar simulation signal</p><p>

4、<b>　　Abstract</b></p><p>　　Radar signal get the target is an important source of information in, the simulation of the radar signal also become electronic countermeasure research and development

5、of important basic means one. Simple radar signal is the most commonly used in radar signal of the signal, in order to make better use of the pulse signal, the people who matched filter through wide pulse compression int

6、o narrow pulse signal, so as to obtain more real useful information. According to environmental graphical Labvie</p><p>　　Keywords: radar signal LabVIEW MATLAB Simple pulse signal Pulse compression

7、 signal simulation </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要………………………………………………………………………………….I</p><p>　　Abstract……………….…………………………………………………………………………II</p><p>

8、;　　第一章 緒論…………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 本課題的研究背景………………………………………1</p><p>　　國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢……………………………2</p><p>　　研究內(nèi)容及實驗方案……………………………………3</p><p>　　1.4 研究意義…

9、………………………………………………4</p><p>　　1.5 目標、主要特色及工作進度………………………………4</p><p>　　雷達原理及簡單脈沖信號和脈沖壓縮信號的介紹………2</p><p>　　2.1 雷達信號及其發(fā)展…………………………………………</p><p>　　2.2 雷達信號的特征………………………………

10、……………</p><p>　　2.3 我國雷達技術(shù)發(fā)展歷程…………………………………….</p><p>　　2.4 簡單脈沖信號介紹…………………………………………</p><p>　　2.5 脈沖壓縮信號原理……………………………………………</p><p>　　第三章 LABVIEW和MATLAB的簡單介紹………………………

11、……</p><p>　　3.1 MATLAB的介紹…………………………</p><p>　　3.2 LABVIEW的介紹………………………</p><p>　　3.3 MATLAB和LABVIEW的特點…………………………………</p><p>　　第四章 簡單脈沖信號和復(fù)雜信號的設(shè)計 ……………………</p>

12、<p>　　4.1 簡單脈沖的實現(xiàn)………………………………………………</p><p>　　4.2 脈沖壓縮信號的實現(xiàn)…………………………………………</p><p>　　第五章 結(jié)論與技術(shù)展望………………………………………………</p><p>　　5.1 結(jié)論…………………………………………………………</p><p>

13、　　5.2 展望…………………………………………………………</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………</p><p>　　附 錄 ………………………………………………………………</p><p>　　第一章 緒 論</p><p>　　1．1 本課題的研究背景</p><

14、;p>　　近年來，國內(nèi)外雷達技術(shù)研究進展迅速，各種新雷達相繼問世，對雷達信號處理器地處理能力，存儲能力，可擴展性，軟件開發(fā)及數(shù)據(jù)傳輸與互連能力等各方面都提出了更高的要求。雷達已廣泛的應(yīng)用于國防和國民經(jīng)濟建設(shè)之中，雷達信號處理在雷達系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。</p><p>　　雷達，將電磁能量以定向方式發(fā)射到空間之中，由接受空間內(nèi)存在物體所反射的電波，可以計算出該物體的方向，高度和速度，并且還可以探測物體的形狀，

15、以地面為目標地雷達可以探測地面的形狀。雷達所起的作用和眼睛差不多，當(dāng)然，它不是大自然的杰作，同時雷達信號的信息載體是無線電波。雷達是英文Radar的音譯，是“無線電探測和測距”的意思。事實上，不論是可見光，還是無線電波，在本質(zhì)上是相同的一種東西，都是電磁波，傳播的速度都是光速C，差別就在于他們各自占據(jù)的波段不相同。雷達向空間某一空城發(fā)射具有一定功率的電磁波，同時接收目標反射的電磁波。</p><p>　　脈沖壓縮

16、技術(shù)是指對雷達發(fā)射的寬脈沖信號進行調(diào)制（如線性調(diào)頻，非線性調(diào)頻。相位編碼），并在接收端對回波寬脈沖信號進行脈沖壓縮處理后得到的窄脈沖的實現(xiàn)過程。脈沖壓縮有效地解決了雷達作用距離與距離分辨率之間的矛盾，可以在保證雷達在一定作用距離下提高距離分辨率。</p><p>　　并且隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬儀器的概念逐步為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界所認為，經(jīng)過20年的技術(shù)進步與發(fā)展，已成為21世紀測試技術(shù)發(fā)展的一個重要方向，并在具

17、有很高的性價研究，制造和開發(fā)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。采用虛擬儀器構(gòu)建測試儀器，開發(fā)效率高，可維護性強，測試精度，穩(wěn)定性和可靠性能夠的到充分保證，具有很高的性價比，節(jié)省投資，便于設(shè)備和功能的轉(zhuǎn)換與補充。因此，虛擬儀器在產(chǎn)品性能測試，設(shè)備故障診斷，生產(chǎn)過程中得到普遍的應(yīng)用，其研究的意義非常重要。</p><p>　　在工程領(lǐng)域中，LABVIEW和MATLAB是倍受程序開發(fā)人員青睞的兩種語言。LABVIEW 是通用的編

18、程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LABVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù) 顯示及數(shù)據(jù)存儲，等等。LABVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。 LABVIEW圖形化虛擬儀器編程語言直觀，可視化強，在虛擬儀器技術(shù)上已得到了廣泛的應(yīng)用。它整合了數(shù)據(jù)采集卡等硬件通信的全部功能，還內(nèi)置了便于應(yīng)用的TCP／IP的軟件標準的庫函

19、數(shù)。通過這些強大的硬件接口能力，LABVIEW可以方便與其它硬件系統(tǒng)通信，采集數(shù)據(jù)。但是在對各種算法的支持方面，LABVIEW的工具箱非常有限，在進行一些需要大量數(shù)據(jù)運算處理的復(fù)雜應(yīng)用，以及復(fù)雜的控制算法的時候，LABVIEW就顯得有些力不從心。</p><p>　　而MATLAB具有LABVIEW不可比擬的強大計算能力，完備的工具箱，以及復(fù)雜的算法。MATLAB是MATHWORKS公司開發(fā)的“演算紙”式的程序設(shè)

20、計語言。MATLAB有高效的數(shù)值計算及符號計算功能能使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運算分析中解脫出來; 并具有完備的圖形處理功能,實現(xiàn)計算結(jié)果和編程的可視化; MATLAB以其強大的科學(xué)計算功能、大量穩(wěn)定可靠的運算庫，已成為數(shù)學(xué)計算工具方面事實上的標準。它提供了強大的矩陣運算和圖形處理功能，編程效率高，幾乎在所有的工程計算領(lǐng)域都提供了準確、高效的工具箱。MATLAB簡單易用的程序語言，出色的圖形處理功能，但MATLAB也有不足之處，例如界面開發(fā)能力

21、較差，并且數(shù)據(jù)輸入、網(wǎng)絡(luò)通信、硬件控制等方面都比較煩瑣。</p><p>　　通過LABVIEW與MATLAB的接口，把LABVIEW采集到的數(shù)據(jù)送到MATLAB中進行復(fù)雜的運算處理，最后再通過M節(jié)點把數(shù)據(jù)送達LABVIEW進行輸出或顯示。實現(xiàn)LABVIEW與MATLAB的編程，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，從而可以快速開發(fā)功能強大的智能化虛擬儀器，具有非常實用的價值。</p><p>　　二、國內(nèi)

22、外研究概況及發(fā)展趨勢（函文獻中所述）：</p><p>　　現(xiàn)代雷達系統(tǒng)日益變得復(fù)雜，難以用簡單直觀地分析法進行處理，往往需要借助計算機來完成對系統(tǒng)的各項功能和性能的仿真。利用計算機來進行雷達系統(tǒng)的仿真具有方便，靈活以及經(jīng)濟的特點。而LABVIEW可以直觀地展示系統(tǒng)的特點，MATLAB可以進行各種強大的數(shù)學(xué)運算，因而得到了現(xiàn)代社會的認可。</p><p>　　LABVIEW即Laborat

23、ory Virtual instrument Engineering Workbench，是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LABVIEW集成了與滿足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX 等軟件標準的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立

24、自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。</p><p>　　圖形化的程序語言，又稱為 “G” 語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標和概念，因此，LABVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究、設(shè)計、測試

25、并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。</p><p>　　MATLAB是一種公認的首選的科學(xué)計算軟件，是美國MathWorks公司的產(chǎn)品。從1996起，已經(jīng)在中國的很多領(lǐng)域內(nèi)得到深入應(yīng)用，知名度比較高。其工程領(lǐng)域也非常廣闊，從信號處理，自動控制到通信電子，機械乃至社會經(jīng)濟等各領(lǐng)域。MATLAB的主要特點是打破了傳統(tǒng)的計算機編程方式，是一種比較易學(xué)易用的計算機軟件。</p><p>　　

26、LABVIEW與MATLAB混合編程有多種方法，如應(yīng)用Activex自動化，COM,DLL,DDE,技術(shù)以及一些具有強大運算功能的復(fù)雜工程，通過強大的外部接口調(diào)用MATLAB工具箱，實現(xiàn)了對MATLAB的自動化控制，運行速度快，與LABVIEW的兼容性好，但是過程相對繁瑣。</p><p>　　LABVIEW提供了HD Script 節(jié)點，通過它也可以方便地與MATLAB，excel，word等進行通信。另外LA

27、BVIEW的MathWorks中有一個M的節(jié)點，可以很方便的把MATLAB和LABVIEW鏈接起來，用MATLAB中強大的算法來代替LABVIEW中繁瑣的連圖表達式，減少了工作量。常用的混合編程方法是調(diào)用MATLAB腳本節(jié)點，即MATLAB Script節(jié)點。通過這種方式，用戶可以在LABVIEW中使用MATLAB強大的運算功能。</p><p>　　它主要的方便就是，一個硬件的情況下，可以通過改變軟件，就可以實

28、現(xiàn)不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當(dāng)于軟件即硬件！現(xiàn)在的圖形化主要是上層的系統(tǒng)，國內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出圖形化的單片機編程系統(tǒng)（支持32位的嵌入式系統(tǒng)，并且可以擴展的），不斷完善中(大家可以搜索 CPUVIEW 會有更詳細信息。</p><p>　　三、研究內(nèi)容及實驗方案： </p><p>　　課題要求設(shè)計一個基于LABVIEW和MATLAB混合編程的虛擬儀器，以實現(xiàn)雷達信號的仿真。該系統(tǒng)

29、利用LABVIEW設(shè)計用戶圖形界面，實現(xiàn)虛擬儀器面板，利用MATLAB在后臺提供算法供LABVIEW調(diào)用，從而實現(xiàn)不同的脈沖信號。</p><p><b>　　實驗方案</b></p><p>　　LABVIEW能夠方便地編寫友好的用戶界面，對各個輸入輸出參數(shù)進行即時設(shè)置和調(diào)試，程序運行結(jié)果直觀，但它在數(shù)據(jù)處理.分析和算法工具等方面的效率不高。因此對于虛擬儀器中需要進

30、行大型數(shù)據(jù)運算處理的復(fù)雜應(yīng)用，LABVIEW還是顯得有些力不從心。而MATLAB具有強大的數(shù)值運算功能.豐富的工具箱，但由于其不能直接實時操作和控制，能與之直接通訊的硬件設(shè)備不多。所以將兩者聯(lián)合起來，利用MATLAB與LABVIEW各自得優(yōu)勢，進行混合編程的參數(shù)調(diào)用。</p><p>　　LABVIEW與MATLAB混合編程有多種方法，如應(yīng)用Activex自動化、COM、DLL、DDE技術(shù)等，通過LABVIEW強

31、大的外部接口調(diào)用MATLAB工具箱，實現(xiàn)了對MATLAB的自動化控制，運行速度快，與LABVIEW的兼容性好，但是過程相對繁瑣。LABVIEW提供了HIQ Script節(jié)點，通過它也可以方便地與MATLAB、Excel、word等進行通信。</p><p>　　常用的混合編程方法是調(diào)用MATLAB腳本節(jié)點，即MATLAB Script節(jié)點，通過這種方式，用戶可以在LABVIEW中使用MATLAB強大的數(shù)值運算功能

32、。這種方法不能控制MATLAB服務(wù)器，打開腳本的速度慢，當(dāng)節(jié)點中的腳本執(zhí)行完畢后，MATLAB也不能自動關(guān)閉。所以雖然快捷方便，但不利于較大應(yīng)用程序開發(fā)。但這是NI公司提供的一種相對容易的方式也是LABVIEW開發(fā)組推薦使用的方式。</p><p><b>　　四、研究的意義</b></p><p>　　發(fā)射寬脈沖信號，接收和處理回波后輸出的窄脈沖的雷達。為獲得脈沖壓

33、縮的效果，發(fā)射的寬脈沖采取編碼形式，并在接收機中經(jīng)過匹配濾波器的處理。脈沖壓縮雷達的優(yōu)點是能獲得大的作用距離和具有很高的距離分辨力。初期的脈沖雷達，發(fā)射的是固定載頻的脈沖，其距離分辨力反比與發(fā)射脈沖寬度。要增加作用距離，就要求加大發(fā)射脈沖寬度，這樣必然會降低距離分辨力。雷達作用距離和雷達分辨能力正是雷達的兩項重要性能指標。因此，必須解決這一矛盾。自從40年代提出匹配濾波器理論和50年代初P.M.伍德沃德提出雷達模糊原理之后，人們認識到雷

34、達的距離分辨力與發(fā)射脈沖寬度無關(guān)，而是正比于發(fā)射脈沖頻帶寬度。</p><p>　　五、目標、主要特色及工作進度</p><p><b>　　工作安排如下：</b></p><p>　　1．查閱文獻，翻譯英文資料，作開題報告 第1周—第4周</p><p>　　2．設(shè)計及仿真調(diào)試

35、 第5周—第13周</p><p>　　3．撰寫畢業(yè)論文 第14周—第15周</p><p>　　4．總結(jié)、準備答辯 第16周—第17周</p><p><b>　　第二章 雷達原理</b></p><

36、p>　　雷達（Radar）是英文“Radar Detection and Ranging”縮寫的譯音，意思是無線電檢測和定位。雷達的基本任務(wù)是探測感興趣的目標，測定有關(guān)目標的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。雷達主要由天線、發(fā)射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。</p><p>　　雷達發(fā)射機產(chǎn)生足夠的電磁能量，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成

37、波束，向前傳播。電磁波遇到波束內(nèi)的目標后，將沿著各個方向產(chǎn)生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達的方向，被雷達天線獲取。天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到接收機，形成雷達的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機放大微弱的回波信號，經(jīng)過信號處理機處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標的距離、方向、速度等。</p><p>　　為了測定目標

38、的距離，雷達準確測量從電磁波發(fā)射時刻到接收到回波時刻的延遲時間，這個延遲時間是電磁波從發(fā)射機到目標，再由目標返回雷達接收機的傳播時間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離為：S=CT/2其中，S：目標距離，T：電磁波從雷達到目標的往返傳播時間，C：光速。雷達使用的是微波。</p><p>　　雷達就是靠發(fā)電磁波，通過接受物體反射的回波，探測目標定位的裝置。發(fā)射一穿特定波形的信號。計算每個波形發(fā)射返回的時間差。

39、用已知光速，乘以時間除以二就是目標的距離、老式的雷達有兩套掃描發(fā)射接收天線。一個水平旋轉(zhuǎn)，用以確定方向，一個上下磕頭，確定海拔高度。方向準確回波最強。再老一點的雷達，連計算機都沒有。將發(fā)生波形。與反射回波波形，投在屏幕上，看兩者波形相位角大小。利用事先確定的常數(shù)標尺估算距離。也就是二戰(zhàn)計算機發(fā)明以前的雷達。我們常常看見戰(zhàn)斗影片中有雷達有一個屏幕，由兩個波浪曲線組成，就是這個。而原型掃描屏幕，是信號經(jīng)過再處理生成的屏幕。</p>

40、;<p>　　計算機發(fā)明以后，這種雷達已經(jīng)淘汰，或改做氣象雷達了。第二代雷達自然是配備了計算機技術(shù)，能夠精確確定目標了，雖然可以探測到多個目標，但是只能跟蹤一個目標。當(dāng)前世界上主流采用的是第三代雷達。記相控陣雷達，與傳統(tǒng)雷達原理是一樣好的，但它的天線非常多像矩陣一樣。如同昆蟲的復(fù)眼，每個天線，只負責(zé)掃描一小片區(qū)域。接收機也是如此，個單元聯(lián)合作戰(zhàn)。通過計算機分析每個單元的信號特征，可精確定位鎖定多個目標進行追蹤（攔截導(dǎo)彈）。

41、不需要像傳統(tǒng)雷達一樣時時刻刻都都要轉(zhuǎn)動。而且抗干擾能力強，能夠通過雷達特征，一定程度上區(qū)分敵我。</p><p>　　近年來更廣義的Radar的定義為：利用電磁波對目標檢測/定位/跟蹤/成像/識別。雷達是戰(zhàn)爭中關(guān)鍵的偵查系統(tǒng)之一，它提供的信息是決策的主要基礎(chǔ)。雷達可用于戰(zhàn)區(qū)偵查，也可用于戰(zhàn)場偵查。裝有雷達導(dǎo)引頭的導(dǎo)彈，靈巧炸彈能精確地，有效地殺傷目標。在泛洲際彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)，反戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)中，雷達是主要的探測器

42、。雷達技術(shù)在導(dǎo)航，海洋，氣象，環(huán)境，農(nóng)業(yè)，森林，資源勘查，走私檢查等方面都起到了重要作用。下面簡要敘述雷達技術(shù)發(fā)展簡史。</p><p>　　雷達技術(shù)首先在美國應(yīng)用成功。美國在1922年利用連續(xù)波干涉雷達監(jiān)測到木船，1933年6月利用連續(xù)波干涉雷達首次監(jiān)測到飛機，該種雷達不能測距。1934年美國海軍開始發(fā)展脈沖雷達。英國于1935年開始研究脈沖雷達，1937年4月成功驗證了CH（chain Home）雷達站，19

43、38年大量的CH雷達站投入運行。英國于1939年發(fā)展飛機截擊雷達。1940年由英國設(shè)計的10cm波長的磁控管由美國生產(chǎn)。磁控管的發(fā)展是實現(xiàn)微波雷達的最重要的貢獻。1940年11月，美國開發(fā)微波雷達，在二次世界大戰(zhàn)末期生產(chǎn)出了10cm的SCR-584炮瞄雷達，使高射炮命中率提高了十倍。二戰(zhàn)中，俄，法，德，意，日等國都獨立發(fā)展了雷達技術(shù)。但除美國，英國外，雷達頻率都不超過600MHz。二戰(zhàn)中，由于雷達的很大作用，產(chǎn)生了對雷達的電子對抗。研制

44、了大量的對雷達的電子偵察與干擾設(shè)備，并成立了反雷達特種部隊。</p><p>　　二戰(zhàn)后，特別是五，六十年代，由于航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，用雷達探測飛機，導(dǎo)彈，衛(wèi)星，以及反洲際導(dǎo)彈的需要，對雷達提出了遠距離，高精度，高分辨率及多目標測量的要求，雷達進入蓬勃發(fā)展階段，解決了一系列關(guān)鍵性問題：脈沖壓縮技術(shù)，單脈沖雷達技術(shù)，微波高功率管，脈沖多卜勒雷達，微波接收機低噪放大器，相控陣雷達。</p><

45、p><b>　　雷達信號及其發(fā)展</b></p><p><b>　　組成</b></p><p>　　各種雷達的具體用途和結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本形式是一致的，包括五個基本組成部分：發(fā)射機，發(fā)射天線，接收機，接收天線以及顯示器。還有電源設(shè)備，數(shù)據(jù)錄取設(shè)備，抗干擾設(shè)備等輔助設(shè)備。</p><p><b>　　工

46、作原理</b></p><p>　　雷達所起的作用和眼睛相似，當(dāng)然，它不再是大自然的杰作，同時，它的信息載體是無線電波。事實上，不論是可見光或是無線電波，在本質(zhì)上是同一種東西，都是電磁波，傳播的速度都是光速C，差別在于它們各自占據(jù)的波段不同。其原理是雷達設(shè)備的發(fā)射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波，雷達天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進行處理，提取有關(guān)該物體的某些

47、信息（目標物體至雷達的距離，距離變化率或徑向速度，方位，高度等）。</p><p>　　測量距離實際是測量發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成目標的精確距離。測量目標方位是利用天線的尖銳方位波束測量。兩側(cè)仰角靠窄的仰角波束測量。根據(jù)仰角和距離就能計算出目標高度。測量速度是雷達根據(jù)自身和目標之間有相對運動產(chǎn)生的頻率多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達與目標之間的距離變化

48、率。當(dāng)目標與干擾波同時存在于雷達的同一空間分辨單元內(nèi)時，雷達利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測和跟蹤目標。</p><p>　　2.1.3 雷達在生活中的應(yīng)用</p><p>　　雷達的優(yōu)點是白天黑夜均能探測遠距離的目標，且不受霧，云，魚的阻擋，具有全天候，全天時的特點，并有一定的穿透能力。因此，它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備，而且廣泛應(yīng)用于社會經(jīng)濟發(fā)展（如氣象預(yù)測，資源

49、探測，環(huán)境監(jiān)測等）和科學(xué)研究（天體研究，大氣物理，電離層結(jié)構(gòu)研究等）。星載和機載合成孔徑雷達已經(jīng)成為當(dāng)今遙感中十分重要的傳感器。以地面為目標的雷達可以探測地面的精確形狀。其空間分辨力可達幾米到幾十米，且與距離無關(guān)。雷達在洪水檢測，海冰檢測，土壤濕度調(diào)差，森林資源清查，地質(zhì)調(diào)差等方面顯示了很好的應(yīng)用潛力。</p><p>　　2.1.4 雷達的種類</p><p>　　雷達的種類很多，可

50、按多種方法分類：</p><p>　?。?）按定位方法可分為：有源雷達、半有源雷達和無源雷達。</p><p>　?。?）安裝設(shè)地點可分為；地面雷達、艦載雷達、航空雷達、衛(wèi)星雷達等。</p><p>　?。?）按輻射種類可分為：脈沖雷達和連續(xù)波雷達。</p><p>　?。?）按工作被長波段可分：米波雷達、分米波雷達、厘米波雷達和其它波段雷達

51、。</p><p>　?。?）按用途可分為：目標探測雷達、偵察雷達、武器控制雷達、飛行保障雷達、氣象雷達、導(dǎo)航雷達等。</p><p>　　相控陣雷達是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達。它不但具有傳統(tǒng)雷達的功能，而且具有其它射頻功能。有源電掃陣列的最重要的特點是能直接向空中輻射和接收射頻能量。它與機械掃描天線系統(tǒng)相比，有許多顯著的優(yōu)點。例如、相控陣省略了整個天線驅(qū)動系統(tǒng)，其中個別部件發(fā)生故

52、障時，仍保持較高的可靠性，平均無故障時間為10萬小時，而機械掃描雷達天線的平均無故障時間小于1000小時。下面簡單介紹一下先進的相控陣雷達。</p><p>　　相控陣，就是由許多輻射單元排成陣列形式構(gòu)成的走向天線，各單元之間的輻射能量和相位關(guān)是可以控制的。典型的相控陣是利用電子計算機控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實現(xiàn)波束在空間掃描，即電子掃描，簡稱電掃。相位控制可采用相位法、實時法、頻率法和電子饋電開關(guān)法

53、。在一維上排列若干輻射單元即為線陣，在兩維上排列若干輻射單元稱為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上．這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點，能以一部天線實現(xiàn)全空域電掃。通常的共形陣天線有環(huán)形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。綜上所述，相控陣雷達因其天線為相控陣型而得名。</p><p>　　相控陣雷達之所以具有強大的生命力，因為它優(yōu)勝于一般機械掃描雷達。它具有以下特

54、點： </p><p>　?。?）能對付多目標。相控陣雷達利用電子掃描的靈活性、快速性和按時分割原理或多波束，可實現(xiàn)邊搜索邊跟蹤工作方式，與電子計算機相配合，能同時搜索、探測和跟蹤不同方向和不同高度的多批目標，并能同時制導(dǎo)多枚導(dǎo)彈攻擊多個空中目標。因此，適用于多目標、多方向、多層次空襲的作戰(zhàn)環(huán)境。 </p><p>　　（2）功能多，機動性強。相控陣雷達能夠同時形成多個獨立控制的波束，分別

55、用以執(zhí)行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標和跟蹤、制導(dǎo)導(dǎo)彈等多種功能。一部相控陣雷達能起到多部專用雷達的作用，如“愛國者”的一部多功能相控陣雷達可以完成相當(dāng)于“霍克”和“奈基”－2型9部雷達的功能，而且還遠比它們能夠同時對付的目標多。因此，可大大減少武器系統(tǒng)的設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的機動能力。 </p><p>　?。?）反應(yīng)時間短、數(shù)據(jù)率高。相控陣雷達可不需要天線驅(qū)動系統(tǒng)，波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，從而縮短

56、了對目標信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間，具有較高的數(shù)據(jù)率。相控陣天線通常采用數(shù)字化工作方式，使雷達與數(shù)字計算機結(jié)合起來，能大大提高自動化程度，簡化了雷達操作，縮短了目標搜索、跟蹤和發(fā)控準備時間，便于快速、準確地實施畦達程序和數(shù)據(jù)處理。因而可提高跟蹤空中高速機動目標的能力。 </p><p>　?。?）抗干擾能力強。相控陣雷達可以利用分布在天線孔徑上的多個輻射單元綜合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主

57、瓣增益，可以根據(jù)不同方向上的需要分配不同的發(fā)射能量，易于實現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣抑制和自適應(yīng)抗各種干擾，有利于發(fā)現(xiàn)遠離目標和小雷達反射面目標（如隱形飛機），還可提高抗反輻射導(dǎo)彈的能力。 </p><p>　?。?）可靠性高。相控陣雷達的陣列組較多，且并聯(lián)使用，即使有少量組件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。此外，隨著固態(tài)器件的發(fā)展，格控陣雷達的固態(tài)器件越來越多，甚至已生產(chǎn)出全固態(tài)兒控陣雷達，如美國的?！皭蹏摺?/p>

58、雷達，其天線的平均故障間隔時間高達15萬小時，即使有10％單元損壞也不會影響雷達的正常工作。 </p><p>　　當(dāng)然，相控陣雷達不是十全十美的，也有其缺點。主要是造價貴，典型的相控陣雷達比一般雷達的造價要高出若干倍。此外，相控陣雷達對于短程彈道導(dǎo)彈的襲擊可以說是無能為力，這也是美國及臺灣為什么擔(dān)心大陸方面在福建沿海部署東風(fēng)導(dǎo)彈的原因。而1991年，海灣戰(zhàn)爭期間，伊拉克用“飛毛腿”導(dǎo)彈襲擊以色列的時候，其“愛國

59、者”導(dǎo)彈根本無法有效將其擊掉。</p><p>　　2.1.5 雷達的歷史</p><p>　　1922年美國泰勒和楊建議在兩艘軍艦上裝備高頻發(fā)射機和接收機以搜索敵艦。1924年英國阿普利頓和巴尼特通過電離層反射無線電波測量賽層的高度。美國布萊爾和杜夫用脈沖波來測量賽層。1931年美國海軍研究實驗室利用拍頻原理研制雷達，開始讓發(fā)射機發(fā)射連續(xù)波，三年后改用脈沖波1935年法國古頓研制出用磁

60、控管產(chǎn)生16厘米波長的雷達波，可以在霧天或黑夜發(fā)現(xiàn)其他船只。這是雷達和平利用的開始。1936年1月英國W.瓦特在索夫克海岸架起了英國第一個雷達站。英國空軍又增設(shè)了五個，它們在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。1937年美國第一個軍艦雷達XAF試驗成功。 1941年蘇聯(lián)最早在飛機上裝備預(yù)警雷達。1943年美國麻省理工學(xué)院研制出機載雷達平面位置指示器，可將運動中的飛機拍攝下來，他膠發(fā)明了可同時分辨幾十個目標的微波預(yù)警雷達。1947年美國貝爾電

61、話實驗室研制出線性調(diào)頻脈沖雷達。50年代中期美國裝備了超距預(yù)警雷達系統(tǒng)，可以探尋超音速飛機。不久又研制出脈沖多普勒雷達。 1959年美國通用電器公司研制出彈道導(dǎo)彈預(yù)警雷達系統(tǒng)，可發(fā)跟蹤3000英里外，600英里高的導(dǎo)彈，預(yù)警時間為20分鐘。 1964年美國裝置了第一</p><p>　　2.2雷達信號特征</p><p>　　雷達信號占用的典型頻段是從500兆赫-18兆赫，毫米波雷達的工

62、作頻段達到40兆赫甚至更高，雷達偵察系統(tǒng)事先不能確切知道會有哪些雷達將要工作，也不可能知道這些雷達發(fā)出信號的頻率。實際上，雷達偵察系統(tǒng)很重要的任務(wù)之一就是要截獲到雷達的信號，測量出信號的頻率。因此，就 上說，一部雷達往往工作在某一個頻率上，或者某個很有限的頻率范圍內(nèi)，通常限制在中心工作頻率的10%范圍內(nèi)。例如中心頻率是5兆赫的雷達，工作頻率范圍一般在4.75-5.25兆赫范圍內(nèi)。而偵查系統(tǒng)要偵查各種類型的雷達，就需要能工作在雷達信號可能

63、存在的所有頻率上，就是說需要有極寬的工作頻率范圍。有許多支援偵查系統(tǒng)就具有從500兆赫-18兆赫，或從100兆赫-40兆赫的工作頻率范圍。雷達偵查的寬頻帶特點與雷達設(shè)備有著極大的差別。在方向性上，雷達可能處在偵查系統(tǒng)的任何一個方向上，如果希望偵查系統(tǒng)反應(yīng)迅速，能夠抓住一閃即逝的雷達信號，就要求它具有偵查的全方向性。</p><p>　　雷達信號特征，嚴格來說應(yīng)該包括在時域和頻域上對雷達信號內(nèi)，脈間以及脈組間的調(diào)制

64、，編碼及變化特性等。近年來已涌現(xiàn)出大量的文章，分別介紹了采用各種獨具特點的分析方法對雷達信號采樣數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。盡管這些方法分別對某些類型的雷達信號具有優(yōu)異的分析性能，但從總體上來說，還沒有一種分析方法能適應(yīng)所有的雷達類型。因此，對采集的雷達信號數(shù)據(jù)，還必須根據(jù)雷達信號的自身特點，采取有針對分析方法，才能得到理想的分析結(jié)果。</p><p>　　2.3我國雷達技術(shù)發(fā)展歷程</p><p>

65、;　　雷達種類較多，發(fā)展歷程較多不盡相同，起步有早有晚，仿制和自行設(shè)計互有交叉。為常規(guī)武器配套的雷達一般是仿制與自行設(shè)計并舉，新體制的雷達，自動化作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)，激光紅外雷達和導(dǎo)彈，衛(wèi)星無線電測控系統(tǒng)等則是隨著雷達技術(shù)的發(fā)展在自力更生基礎(chǔ)上自行設(shè)計研制開發(fā)而制成的。但從我國雷達技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展總體來說，大致經(jīng)歷了修配，仿制，自行設(shè)計和發(fā)展提高四個階段。</p><p>　　50年來，我國已研制，生產(chǎn)了幾百個型號幾萬部

66、各種陸，海，空軍用和軍民兩用雷達，初步建立了國土防空雷達情報網(wǎng)，航天測量控制網(wǎng)，對海雷達情報網(wǎng)，防空高炮及地空導(dǎo)彈電子系統(tǒng)，雷達敵我識別系統(tǒng)以及氣象雷達探測網(wǎng)等。為導(dǎo)彈，衛(wèi)星等尖端武器和飛機，艦艇，坦克等常規(guī)武器配套研制了各種雷達。同時，軍用技術(shù)轉(zhuǎn)為民用為能源，交通，水利，氣象，交織，醫(yī)療等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提供了大批先進的電子設(shè)備，為市場提供了大批電子產(chǎn)品。跟蹤國外雷達先進技術(shù)的發(fā)展，突破了一個個關(guān)鍵技術(shù)，研制出新型雷達以滿足國防和民用的需要。

67、現(xiàn)在對雷達的“三超”，“四抗”技術(shù)積極開展研究，有的已取得明顯成果。80年代以后，已有數(shù)十種雷達出口，顯示了我國雷達技術(shù)和雷達工業(yè)已接近了世界先進行列。</p><p>　　國土防空雷達網(wǎng)基本覆蓋全國中高空領(lǐng)空，裝備了遠程警戒雷達，中程警戒雷達，測高雷達，引導(dǎo)雷達和三坐標雷達等，擔(dān)負對空警戒和引導(dǎo)的雙重任務(wù)。50年來，我雷達兵部隊為保衛(wèi)祖國領(lǐng)空，保障空軍飛行訓(xùn)練及其他任務(wù)的順利完成，立下了卓著功勛?？姑涝兴?/p>

68、的雷達保證了向我軍提供空情情報。在抗美援朝戰(zhàn)斗中，遠程警戒雷達性能優(yōu)越，以及掌握了美機情況，立下了戰(zhàn)功。相控陣遠程預(yù)警雷達，多次完成了對外空目標觀察任務(wù)，1979年7月成功地預(yù)報了美國“天空實驗室”的墜落時間和地點，較之實際墜落時間僅差4分鐘。1983年初又預(yù)報了蘇聯(lián)核動力衛(wèi)星墜落的時間和地點。</p><p>　　航天無線電測控網(wǎng)已初具規(guī)模。我國目前已基本建成了覆蓋面廣，遍及全國幾十個臺站以及遠洋測量船的龐大而

69、復(fù)雜的測量網(wǎng)，參加；了導(dǎo)彈，衛(wèi)星試驗和應(yīng)用發(fā)射，成功地跨越了戰(zhàn)導(dǎo)彈跟蹤測量，衛(wèi)星返回測控，地球同步軌道衛(wèi)星定點測控三個臺階，為我國國防現(xiàn)代化作出了重大貢獻。1970年4月24日，單脈沖精密測量雷達完成了我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”發(fā)射的測控任務(wù)，準確及時地預(yù)報了衛(wèi)星入軌參數(shù)和運行軌跡。1980年5月18日，我國向太平洋預(yù)報海域成功地發(fā)射了遠程實驗火箭，沿航區(qū)所有地面和船載測控系統(tǒng)，以及裝在彈上和彈頭上的7種應(yīng)答機，信標機和安全指令接收機

70、，全部正常工作，激光和紅外系統(tǒng)均獲得了再入段的數(shù)據(jù)，圓滿完成了任務(wù)。1984,1986,1988年先后成功地發(fā)射了三顆同步通信衛(wèi)星，圓滿地完成了對運載火箭和衛(wèi)星的測控任務(wù)。我國每年都有多少衛(wèi)星等的發(fā)射，都有測控系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)。</p><p>　　對祖國數(shù)千公里的海岸及海島各觀通站，岸炮和導(dǎo)彈陣地配備了各種海岸警戒雷達，安防偵察校射雷達和岸艦導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的地面跟蹤雷達，初步建成了對海雷達網(wǎng)，用于搜索，跟蹤空海目標

71、，控制岸炮和導(dǎo)彈等武器射擊。</p><p>　　我人民海軍現(xiàn)已擁有各種先進的艦艇，這些艦艇上都已裝備各種型號雷達設(shè)備，無論是戰(zhàn)術(shù)功能，技術(shù)水平和使用質(zhì)量，均達到了相當(dāng)?shù)乃健?lt;/p><p>　　在我空軍的殲擊機，轟炸機，運輸機等各種飛機上裝配了與其配套的各種機載雷達，為我國國防事業(yè)和民用航空事業(yè)做出了巨大貢獻。</p><p>　　為防空高炮和防空導(dǎo)彈配套的炮瞄

72、雷達，指揮儀和地空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達大量裝備了我軍防空部隊，在保衛(wèi)國土安全，打擊入侵敵機中屢建奇功。60年代初美制U-2高空偵察機竄犯大陸領(lǐng)空，被我軍裝備制導(dǎo)雷達的地空導(dǎo)彈部隊首次擊落，前后共擊落了6架U-2飛機，使U-2飛機再也不敢入侵。在抗美援朝戰(zhàn)斗中，裝備有炮瞄雷達和指揮儀的防空部隊共擊落敵機600多架。</p><p>　　此外，為陸軍部隊裝備了地面戰(zhàn)場偵察雷達，炮位偵察校射雷達，火炮指揮儀和探雷器等。其中一些

73、產(chǎn)品在邊境反擊戰(zhàn)中立下了戰(zhàn)功。</p><p>　　經(jīng)過五十年的艱苦奮斗，雷達行業(yè)已成為我國國防現(xiàn)代化建設(shè)和參與國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場的一支實力雄厚的產(chǎn)業(yè)大軍，形成了中央與地方相結(jié)合，沿海與內(nèi)地相結(jié)合，軍用與民用結(jié)合，專業(yè)和門類比較齊全的工業(yè)體系。一批產(chǎn)品的性能指標已跨入先進行列。同時，培養(yǎng)和造就了一支素質(zhì)高，能打硬仗的技術(shù)隊伍。更可喜的是涌現(xiàn)了一大批年輕有為的雷達技術(shù)人員，培養(yǎng)和造就了一批高素質(zhì)的跨世紀科技人才，從而使

74、我國雷達工業(yè)以嶄新的姿態(tài)邁入21世紀。</p><p>　　但我們還應(yīng)清醒地看到，我國的雷達技術(shù)與裝備水平距發(fā)達國家還有一定的差距，在某些領(lǐng)域還相當(dāng)落后，落后就要挨打，這就要求我們的雷達科研人員牢記自己所肩負的圣神使命，刻苦攻關(guān)，發(fā)奮努力，研制出具有世界一流水平的雷達裝備，為我國國防現(xiàn)代化事業(yè)做出了應(yīng)有的貢獻。</p><p>　　2.4 簡單脈沖信號介紹</p><

75、;p>　　脈沖和脈沖寬度這三個參數(shù)均固定不變的信號,早期的時候雷達廣泛使用這種信號。現(xiàn)在,簡單脈沖信號仍作為某些雷達的主要信號,也作為多功能雷達的信號形式。</p><p>　　簡單脈沖雷達是一種精密跟蹤雷達，它每發(fā)射一個脈沖信號，天線能同時形成多個波束，將各波束回波信號的振幅及相位進行比較，當(dāng)目標位于天線軸上時，各波束回波信號的振幅及相位相等，信號差為零；當(dāng)目標不在天線軸上時，各波束回波信號的振幅和相位不

76、相等，產(chǎn)生信號差，驅(qū)動天線轉(zhuǎn)向目標直到天線軸線對準目標，這便可測出目標的高低角和方位角。從各波束接收的信號之和，便可測出目標的距離，從而實現(xiàn)對目標的測量及跟蹤。簡單脈沖雷達通常有振幅比較單脈沖和相位比較單脈沖雷達兩大類。它有較高地測角精度、分辨率和數(shù)據(jù)率，但設(shè)備較復(fù)雜。簡單脈沖雷達早在60年代就已廣泛使用。日本、英國、法國和美國等國軍隊大量裝備簡單脈沖雷達，主要用于彈道導(dǎo)彈預(yù)警和跟蹤、靶場精密跟蹤測量、目標識別、導(dǎo)彈再入彈道測量、地形跟

77、隨、武器火力控制、炮位偵察、火箭和衛(wèi)星跟蹤、地圖測繪、導(dǎo)航等；在民用上主要用于交通管制。目前使用的單脈沖雷達基本上都實現(xiàn)了通用化、系列化和模塊化，具有多目標跟蹤、故障自檢、動目標顯示、維修方便等特點。</p><p>　　2.5脈沖壓縮信號原理</p><p>　　脈沖壓縮信號，是發(fā)射已調(diào)制(或編碼)的寬脈沖信號，對回波信號進行壓縮處理得到窄脈沖信號。為了獲得脈沖壓縮的效果，發(fā)射的寬脈沖

78、采取了編碼形式，并在接收機中經(jīng)過匹配濾波器的處理。脈沖信號,是固定載頻的脈沖，其距離分辨力與發(fā)射脈沖寬度成反比，脈沖壓縮信號能有效的解決常規(guī)脈沖雷達中提高距離分辨率與增大探測距離的矛盾，因而獲得廣泛的應(yīng)用。脈沖壓縮信號的處理方式: 數(shù)字脈沖壓縮、模擬脈沖壓縮。脈沖壓縮信號的種類：按發(fā)射信號的調(diào)制方式分，主要有非線性調(diào)頻、線性調(diào)頻、相位編碼、相位編碼混合調(diào)制和線性調(diào)頻等。</p><p>　　2.5.1 LFM信

79、號的分析 </p><p>　　線性調(diào)頻脈沖壓縮信號的頻率在脈沖內(nèi)隨時間線性變化，脈沖寬度為T，頻帶寬度為B。生成線性調(diào)頻信號的關(guān)鍵器件是匹配濾波器，常用的壓縮濾波器是數(shù)字電路或聲表面波色散延遲線，其延遲時間與信號頻率成線性關(guān)系。當(dāng)頻率隨時間線性上升地寬脈沖回波經(jīng)過延遲線后，由于低頻部分地時延大而高頻部分的時延小，回波信號經(jīng)過濾波器后，被壓縮成脈沖寬為1/B的窄脈沖。壓縮前后信號脈沖寬度之比是BT，稱為脈沖壓縮比

80、。因此，壓縮后的信號脈沖寬度為發(fā)射信號寬度的BT分之一，因而距離分辨力也改善了相應(yīng)的值。而壓縮后的窄脈沖幅度則增大了許多倍。根據(jù)雷達的用途，脈沖壓縮比通常在數(shù)十到數(shù)百之間，有的可達數(shù)千倍，線性調(diào)頻的寬脈沖在經(jīng)過壓縮成為窄脈沖時，窄脈沖前、后的距離上會產(chǎn)生幅度較小的窄脈沖，稱為距離旁瓣。強回波信號的距離旁瓣，將干擾對鄰近弱回波的檢測或被當(dāng)作目標。為了壓低旁瓣電平，可對回波信號中不同頻率的分量進行幅度加權(quán)，但這將使回波信號遭受損失，降低信號

81、噪聲比。</p><p>　　2.5.2 線性調(diào)頻信號生成原理</p><p>　　LFM信號的數(shù)學(xué)表達式為：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中為載波頻率，為矩形信號，</p><p>　　，是調(diào)頻斜率，于是，信號的瞬時頻率為，如圖1 </p>

82、;<p>　　圖1 典型的chirp信號（a）up-chirp(K>0)（b）down-chirp(K<0)</p><p>　　將（2.1）式中的up-chirp信號重寫為： </p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　當(dāng)TB>1時，LFM信號特征表達式如下：</p>

83、<p>　　（2.3） </p><p>　　對于一個理想的脈沖壓縮系統(tǒng)，要求發(fā)射信號具有非線性的相位譜，并使其包絡(luò)接近矩形；</p><p>　　其中就是信號s(t)的復(fù)包絡(luò)。由傅立葉變換性質(zhì)，S(t)與s(t)具有相同的幅頻特性，只是中心頻率不同而已。</p><p>　　2.3 LFM信號的脈沖壓縮</p>

84、<p>　　窄脈沖具有寬頻譜帶寬，如果對寬脈沖進行頻率、相位調(diào)制，它就可以具有和窄脈沖相同的帶寬，假設(shè)LFM信號的脈沖寬度為T，由匹配濾波器的壓縮后，帶寬就變?yōu)椋?，這個過程就是脈沖壓縮。</p><p>　　信號的匹配濾波器的時域脈沖響應(yīng)為：</p><p><b>　　（3.1)</b></p><p>　　是使濾波器物理可實

85、現(xiàn)所附加的時延。理論分析時，可令＝0，重寫(3.1)式，</p><p>　　將(3.1)式代入2.1式得:</p><p>　　圖3 LFM信號的匹配濾波</p><p>　　如圖3,經(jīng)過系統(tǒng)得輸出信號</p><p><b>　　當(dāng)時,</b></p><p><b>　?。?.4

86、）</b></p><p><b>　　當(dāng)時,</b></p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　合并（3.4）和（3.5）兩式：</p><p><b>　　（3.6）</b></p><p>　?。?.6）式即為

87、LFM脈沖信號經(jīng)匹配濾波器得輸出,它是一固定載頻的信號，這是因為壓縮網(wǎng)絡(luò)的頻譜特性與發(fā)射信號頻譜實現(xiàn)了“相位共軛匹配”，消除了色散；當(dāng)時，包絡(luò)近似為辛克函數(shù)。</p><p><b>　　（3.7）</b></p><p>　　圖4 匹配濾波的輸出信號</p><p>　　如圖4，當(dāng)時，為其第一零點坐標；當(dāng)時，，習(xí)慣上，將此時的脈沖寬度定義為

88、壓縮脈沖寬度。</p><p>　　（3.8） </p><p>　　LFM信號的壓縮前脈沖寬度T和壓縮后的脈沖寬度之比通常稱為壓縮比D</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　?。?.9）式表明，

89、壓縮比也就是LFM信號的時寬-帶寬積。</p><p>　　第三章 LABVIEW和MATLAB的簡單介紹</p><p>　　3.1 MATLAB的介紹</p><p>　　MATLAB 產(chǎn)品家族是美國Math Works公司開發(fā)的用于算法開發(fā), 概念設(shè)計 ,建模仿真,實時實現(xiàn)的理想集成環(huán)境。由于其完整的專業(yè)體系和先進的設(shè)計開發(fā)思路，使得 MATLAB 在諸

90、多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用空間，特別是在 MATLAB 的主要應(yīng)用方向 ： 科學(xué)計算、建模仿真及信息工程系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)上已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的首選設(shè)計工具，全球現(xiàn)有超過五十萬的企業(yè)用戶和上千萬的個人用戶，廣泛的分布在金融財務(wù)，航空航天，機械化工，教育，電信等各個行業(yè)。</p><p>　　在MATLAB產(chǎn)品家族中，MATLAB工具箱是整個體系中非常重要的一部分，它是一種語言編程型（M語言）開發(fā)平臺，它提供了體系中其他工具所需

91、要的集成環(huán)境（比如M語言的腳本文件）。同時由于MATLAB對矩陣和線性代數(shù)的支持使得工具箱本身也具有強大的數(shù)學(xué)計算能力。 </p><p>　　發(fā)展到了現(xiàn)在，經(jīng)過Math Works公司的不斷完善，MATLAB可以說已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺的功能強勁的大型軟件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了很多年的考驗了。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)，數(shù)理統(tǒng)計，自動控制理論，數(shù)字信號處理，動態(tài)系統(tǒng)仿真，

92、時間序列分析等高校課程的基本教學(xué)工具成為攻讀學(xué)士學(xué)位的大學(xué)生，碩士生以及博士生必須要掌握的基本技能，在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB也被廣泛用于科學(xué)研究和解決各種具體問題。</p><p>　　MATLAB是一種解釋性的執(zhí)行語言，具有很強大的計算，仿真，繪圖等功能。根據(jù)它提供的500多個教學(xué)及工程函數(shù)，科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員可以在它的集成環(huán)境中編程以完成各自的計算。由于它的使用比較簡單，擴充方便，尤其是世

93、界上有成千上萬的不同領(lǐng)域的科研工作者不停的在自己的科研過程中擴充MATLAB的功能，使其成為了巨大的知識寶庫。可以毫不夸張的說，如果是你真正理解了某一個工具箱，那么你就是理解了一門非常重要的科學(xué)知識。研究工作者通?？梢酝ㄟ^MATLAB來學(xué)習(xí)某個領(lǐng)域的科學(xué)知識，這就是MATLAB真正在全世界推廣開來的原因，目前的MATLAB版本已經(jīng)可以方便的設(shè)計漂亮的界面，它可以像VB等語言一樣設(shè)計漂亮的用戶接口，同時因為有最豐富的函數(shù)庫，所以計算的功能

94、實現(xiàn)也很簡單，進一步受到了科研工作者的歡迎。另外，MATLAB和其他高級語言也具有良好的接口，可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進一步拓寬了MATLAB的應(yīng)用潛力。</p><p>　　3.1.1 MATLAB工作界面</p><p>　　本設(shè)計所使用的MATLAB版本是2011a，在桌面上雙擊，就可以打開MATLAB的工作界面，其中主要包括以下幾個部分：</p><

95、;p>　　Command window—（命令）窗口；</p><p>　　Launch pad—（發(fā)射臺窗口）；</p><p>　　Command history—（命令歷史）窗口；</p><p>　　Current directory—（當(dāng)前目錄）瀏覽器；</p><p>　　Workspace—（工作空IM）瀏覽器；</

96、p><p>　　Array Editor—（代數(shù)組編輯器）窗口；</p><p>　　Help—（幫助）瀏覽器；</p><p>　　Editor/Debugger—（編輯器/調(diào)試器）；</p><p>　　MATLAB有兩種常用的工作方式：一種是文件的編輯工作方式；另一種是直接交互的命令行操作方式。在后一種工作方式下，MATLAB被當(dāng)成了一種高

97、級“數(shù)字演算和圖示器”來使用，MATLAB的擴展名為.m，即M文件。從功能上來講，M文件大大擴展了MATLAB的功能。通過工具箱，MATLAB才能被應(yīng)用到控制，小波分析，信號處理，圖像處理，系統(tǒng)辨識等各個方面這些工具箱全部是由m文件構(gòu)成的。</p><p>　　其實MATLAB這個大家庭中有許多成員，包括應(yīng)用程序開發(fā)工具，數(shù)據(jù)存取工具，工具箱，學(xué)生產(chǎn)品，模塊集，狀態(tài)流程圖，代碼生成工具等。</p>

98、<p>　　3.1.2 MATLAB的五大功能</p><p>　　a 數(shù)值計算功能；</p><p>　　b 符號計算功能；</p><p>　　c 可視化建模和仿真功能；</p><p>　　d 文字處理功能；</p><p>　　e 硬件實時交互；</p><p>　

99、　3.2 LABVIEW的介紹</p><p>　　LABVIEW是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集及儀器控制軟件。1986年，美國NI公司提出了虛擬儀器的概念，提出了"軟件即儀器"的口號，徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由生產(chǎn)廠家定義，用戶無法改變的局面，從而引起儀器和自動化工業(yè)的一場革命。隨著現(xiàn)代軟件和硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器的智能化和虛擬

100、化已經(jīng)成為未來各級實驗室以及研究機構(gòu)發(fā)展的方向。虛擬儀器，顧名思義，它應(yīng)具有傳統(tǒng)儀器的功能，又有別于其傳統(tǒng)儀器。它的特點體現(xiàn)在其靈活性上，它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計算機先進技術(shù)，使儀器的測試和測量及自動化工業(yè)的系統(tǒng)測試和監(jiān)控變得異常方便和快捷。</p><p>　　LABVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench 的縮寫，其意為實驗室虛擬儀器工

101、程集成環(huán)境，故LABVIEW環(huán)境下開發(fā)的程序就稱為Vis，即虛擬儀器，其外觀和操作方式似示波器，萬用表等物理儀器。 由于LABVIEW所使用的術(shù)語、圖標和概念都是技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的，故而即使用戶沒有多少編程經(jīng)驗，同樣也能利用LANVIEW來開發(fā)自己的應(yīng)用程序。</p><p>　　創(chuàng)建虛擬儀器的過程共分三步：（1）虛擬儀器的交互式用戶接口被稱為前面板，因為它模

102、仿了實際儀器的面板。前面板包含旋鈕、按鈕、圖形和其它的控制與顯示對象。通過鼠標和鍵盤輸入數(shù)據(jù)、控制按鈕，可在計算機屏幕上觀看結(jié)果。（2）虛擬儀器從流程圖中接收命令（用G語言創(chuàng)建）。流程圖是一個編程問題的圖形化解決方案。流程圖也是虛擬儀器的源代碼。（3）一個虛擬儀器的圖標和連接就像一個圖形（表示某一虛擬儀器）的參數(shù)列表。這樣，其它的虛擬儀器才能將數(shù)據(jù)傳輸給另一個子儀器。圖標和連接允許將此儀器作為最高級的程序，也可以作為其它程序或子程序中的

103、子程序（子儀器）。</p><p>　　3.2.1 圖形化編程環(huán)境</p><p>　　該環(huán)境包含前面板、流程圖、圖標和連接。在軟件啟動時，系統(tǒng)會建立一個缺省名為Untitled.1的文件（VI）。該文件包含兩個窗口，一個用以編輯前面板，另一個用作編輯流程圖。前面板就像是一個虛擬儀器的用戶接口，尤如實際儀器的面板。前面板基本上是控制和顯示對象的集合。用以控制模擬儀器輸入設(shè)備，為虛擬儀器的

104、流程圖提供數(shù)據(jù)。顯示模擬儀器的輸出設(shè)備及流程圖中獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 。</p><p>　　流程圖窗口用以編輯虛擬儀器的圖形化源代碼。通過連線將輸出、接收數(shù)據(jù)的對象連接起來創(chuàng)建流程圖，就能實現(xiàn)特定的功能，控制執(zhí)行的流程。需特別指明的是：LABVIEW運行是數(shù)據(jù)流驅(qū)動的。簡單地說，就是只有當(dāng)所有的輸入數(shù)據(jù)都準備好的時候，一個節(jié)點才能執(zhí)行其功能，當(dāng)節(jié)點執(zhí)行完后，它所有的輸出端口都會產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)值。數(shù)據(jù)都是從源端流到目的

105、端。數(shù)據(jù)流不同于執(zhí)行一個傳統(tǒng)程序的控制流方法（通過執(zhí)行一系列的指令來實現(xiàn)的）。控制流執(zhí)行是指令驅(qū)動。而數(shù)據(jù)流執(zhí)行是數(shù)據(jù)流驅(qū)動或依賴數(shù)據(jù)的。這里提到的節(jié)點是程序執(zhí)行的元素。它們類似于傳統(tǒng)編程語言中的狀態(tài)、操作、函數(shù)和子程式。LABVIEW包含廣泛用于數(shù)學(xué)計算、比較、轉(zhuǎn)換、輸入/輸出的函數(shù)庫。另一類節(jié)點類型是結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)就是傳統(tǒng)編程語言的循環(huán)、條件描述的圖形表示，不斷的重復(fù)和執(zhí)行代碼。LABVIEW也提供了用于連到外部基于文本的代碼和用于計算