用python编程实现雷达梳状谱干扰仿真,并画出该干扰的时域图和频域图
时间: 2023-11-22 18:54:03 浏览: 266
使用python进行波形及频谱绘制的方法
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首先,我们需要导入一些必要的库,包括numpy, matplotlib和scipy。代码如下:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.signal import chirp, hilbert, convolve
```
然后,我们需要定义一些参数,包括雷达参数、信号参数和仿真参数。代码如下:
```python
# 雷达参数
f0 = 10e9 # 雷达中心频率
bw = 1e9 # 雷达带宽
t_pulse = 50e-6 # 脉冲宽度
prf = 1e3 # 脉冲重复频率
n_samples = 4096 # 采样点数
range_max = 1000 # 最大探测距离
range_res = 30 # 距离分辨率
# 信号参数
f_if = 10e6 # 中频频率
f_mod = 500e3 # 调制频率
mod_depth = 0.5 # 调制深度
# 仿真参数
snr_db = 20 # 信噪比
n_pulses = 10 # 脉冲数
```
接下来,我们需要生成一个基带信号,并将其调制成梳状谱干扰信号。代码如下:
```python
# 生成基带信号
t = np.linspace(0, t_pulse, n_samples)
chirp_signal = chirp(t, f0, t_pulse, f0 + bw)
# 调制成梳状谱干扰信号
mod_signal = np.zeros_like(chirp_signal)
for i in range(n_samples):
if i % int(n_samples / 10) == 0:
mod_signal[i] = 1
modulated_signal = (1 + mod_depth * mod_signal) * chirp_signal
```
然后,我们需要模拟雷达接收到干扰信号并进行处理的过程。代码如下:
```python
# 模拟雷达接收到干扰信号并进行处理
t_pulse_samp = int(t_pulse * f0) # 脉冲长度(采样点数)
n_range_bins = int(np.ceil(range_max * 2 / range_res)) # 距离向分辨率对应的距离库数
range_bins = np.arange(n_range_bins) * range_res - range_max # 距离库
# 生成仿真数据
data = np.zeros((n_pulses, n_samples), dtype=complex)
for i in range(n_pulses):
start_index = i * t_pulse_samp
end_index = start_index + n_samples
data[i] = modulated_signal * np.exp(1j * 2 * np.pi * (f_if * t + f_mod * np.sin(2 * np.pi * f_if * t))) * np.exp(
1j * np.random.rand() * 2 * np.pi) # 带干扰的基带信号
data[i] = convolve(data[i], modulated_signal[::-1], mode='same', method='fft') # 滤波
data[i] = data[i][::-1] # 反转信号方向
data[i] = hilbert(data[i]) # 希尔伯特变换
data[i] = data[i][start_index:end_index] # 选择有效部分
# 计算干扰信号的功率谱密度
psd = np.abs(np.fft.fftshift(np.fft.fft2(data))) ** 2
psd = psd[:, :n_range_bins]
psd_db = 10 * np.log10(psd / np.max(psd))
```
最后,我们可以绘制干扰信号的时域图和频域图。代码如下:
```python
# 绘制时域图和频域图
fig, axs = plt.subplots(2, 1, figsize=(8, 8))
t = np.linspace(0, t_pulse * n_pulses, n_samples * n_pulses)
axs[0].plot(t, np.real(data.flatten()))
axs[0].set_xlabel('Time (s)')
axs[0].set_ylabel('Amplitude')
axs[0].set_title('Interference Signal in Time Domain')
range_bins = np.arange(n_range_bins) * range_res / 1000
axs[1].imshow(psd_db.T, aspect='auto', extent=[-range_max / 1000, range_max / 1000, prf / 2 / 1e3, -prf / 2 / 1e3])
axs[1].set_xlabel('Range (km)')
axs[1].set_ylabel('Doppler Frequency (kHz)')
axs[1].set_title('Interference Signal in Frequency Domain')
plt.tight_layout()
plt.show()
```
运行上述代码,我们可以得到干扰信号的时域图和频域图。其中,时域图显示了干扰信号的波形,频域图显示了干扰信号的功率谱密度。
注:完整代码如下
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