论文总字数：20164字

摘 要

雷达是通过电磁波来进行探测的设备，并能从中获取大量信息。而在众多的雷达理论中，雷达波形的选择与设计是极其重要的一环。时至今日，依然有无数的学者在从事雷达信号波形的研究，因为选择雷达信号波形并设计合适的雷达系统是当今的一大热门。本文对线性调频连续波、矩形脉冲信号、脉内调频脉间跳频信号三个常用的雷达信号进行了理论介绍，并对它们各自的特点与优缺点进行了讨论与分析。随后介绍了时频分析方法与模糊函数这两种分析方法。时频联合分析是分析各种信号的重要方法，清楚地展示出信号、频率随时间变化的具体情况。本文主要介绍了STFT与WVD两种典型的时频分布。而模糊函数也是进行雷达波形设计和分析信号处理的重要参数。本文对以上三种常见的雷达信号波形的模糊函数进行了讨论。最后利用MATLAB软件，对以上三个信号的时域、频域、时频联合、模糊函数等四个方面进行了仿真，对产生的结果进行总结与分析。本文充分研究了以上三种雷达信号的各种特性，为将来更加深度地学习雷达知识打下了基础。

关键词：线性调频连续波 脉冲信号 脉内调频脉间跳频信号 模糊函数分析

Waveform analysis and research of common radar signals

Abstract

Radar is a kind of equipment to detect by electromagnetic wave, and can obtain a lot of information from it. In many radar theories, the selection and design of radar waveform is very important. Today, there are still countless scholars engaged in the research of radar signal waveform, because the selection of radar signal waveform and the design of appropriate radar system is a hot topic. In this paper, three common radar signals, linear frequency modulated continuous wave (LFMCW), rectangular pulse signal and intra pulse frequency modulated inter pulse frequency hopping signal, are introduced theoretically, and their respective characteristics, advantages and disadvantages are discussed and analyzed. Then the time-frequency analysis method and fuzzy function are introduced. Time frequency joint analysis is an important method to analyze all kinds of signals, which clearly shows the specific situation of signal and frequency changing with time. This paper mainly introduces two typical time-frequency distributions of STFT and WVD. The ambiguity function is also an important parameter for radar waveform design and signal processing. In this paper, the ambiguity functions of the above three common radar signal waveforms are discussed. Finally, MATLAB software is used to simulate the time domain, frequency domain, time-frequency combination and ambiguity function of the above three signals, and the results are summarized and analyzed. In this paper, the characteristics of the above three radar signals are fully studied, which lays a foundation for further study of radar knowledge in the future.

Keywords: linear frequency modulation continuous wave, pulse signal intrapulse ,frequency modulation interpulse frequency modulation signal, ambiguity function analysis

目录

摘要 2

第一章 绪论 5

1.1 课题背景与意义 5

1.2 国内外发展现状及发展趋势 5

1.3 本文的主要内容 7

第二章 常见雷达信号 8

2.1 线性调频连续波 8

2.1.1 简介 8

2.1.2 基本原理 8

2.2 矩形脉冲信号 9

第三章 雷达信号的时频分析 11

3.1 时频分析简介 11

3.2 常见的时频-联合分析方法原理 11

3.2.1 短时傅里叶变换(STFT) 11

3.2.2 魏格纳威利分布(WVD) 12

第四章 雷达信号模糊函数分析 13

4.1 模糊函数 13

4.2 常见信号的模糊函数分析 14

4.2.1 线性调频连续波 14

4.2.2矩形脉冲信号 15

4.2.3 脉内调频脉间跳频信号 15

第五章 基于MATLAB的雷达信号仿真研究 16

5.1 MATLAB 简介 16

5.2 线性调频连续波仿真与结果分析 16

5.3 矩形脉冲信号仿真与结果分析 18

5.4 脉内调频脉间跳频信号仿真与结果分析 21

第六章 总结 23

致谢 24

参考文献 25

附录 26

绪论

1.1 课题背景与意义

雷达是通过电磁波来进行探测的设备，并能从中获取大量的相关信息，包括了距离、方位、高度、距离变化率等等。正因如此，如何选择雷达信号波形并设计合适的雷达系统是当今的一大热门。雷达的各项性能如抗干扰、低截获等等都取决于它的雷达信号的波形和选用的信息处理系统。所以在选择波形和进行设计之前，我们需要研究各种雷达信号的基本性能，包括时间、频率、时-频联合、模糊函数等[1]。模糊函数是其中的重点，信号在距离分辨率和速度分辨率能有多好的表现均取决于模糊函数，所以在设计雷达系统或选取雷达波形前，对模糊函数进行分析是很有必要的。

雷达简单来说就是由两个设备组成，它的发射机以及承担发射任务的天线。前者发出电磁波能量，通过天线，当遇到空间中有物体存在时，波会进行反射，回到原处。然后由天线接收，再由系统进行处理，就能获得如距离、高度、速率等数据。所以雷达也被称为“无线电定位”。雷达信号常占用的频段是500兆赫-18吉赫，频率也通常在1至15GHz内。我们需要知道，雷达在不同的频率有着截然不同的性能，所以我们要谨慎的选择雷达，做到具体问题具体分析，做到“因地制宜”。

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