南京理工信号处理：线性调频雷达实验与仿真分析

信号检测与估计是电子工程与光电技术领域的重要课题，本实验主要围绕线性调频(LFM)信号的处理进行仿真研究，以南京理工大学的学生王郁涛为案例，其学号为913104210226，指导老师为顾红教授。 实验的核心内容包括以下几个方面： 1. 实验目的： - 通过Matlab仿真，模拟线性调频脉冲雷达的工作流程，包括信号生成、处理和检测，涉及的关键参数如带宽、时宽、占空比等。 - 研究单目标和双目标情况下，信号的处理效果，如回波视频表达式、脉压特性、自相关函数、频谱分析以及多普勒效应。 2. 线性调频信号： - LFM信号以其频率随时间线性变化的特性，常用于雷达系统中。其数学表达式展示了载波频率随时间的变化，而up-chirp信号则是特定形式的LFM信号。 - 要求发射信号具有非线性相位谱，以便在脉冲压缩后形成接近矩形的包络，这是实现理想脉冲压缩系统的关键。 3. 自相关函数与频谱分析： - 自相关函数是信号处理中的重要工具，可以揭示信号的时域特性。LFM信号的自相关函数通过卷积定理计算，能帮助理解信号的局部重复性和旁瓣特性。 - 实验中仿真出的LFM信号的自相关函数显示了第一旁瓣的高度和4dB输出脉冲宽度，这些都是评估信号质量的重要指标。 4. 脉冲压缩与分辨率： - 脉冲压缩是LFM信号处理的核心环节，旨在减小脉冲宽度，提高信号的时间分辨率，从而增大多普勒容限，减少性能损失。 - 实验通过仿真计算了脉压处理后的增益，以及理论上的距离和速度分辨率，与实际操作结果进行了对比。 5. 多普勒效应与分辨率： - 实验不仅考察了多普勒效应对信号的影响，还模拟了不同条件下（无多普勒和有多普勒）的回波视频，以展示多普勒敏感性。 - 双目标情况下，实验演示了大目标旁瓣对小目标的抑制和距离、速度分辨能力的体现。 6. 实验感想： - 学生通过实验实践，深入理解了脉压技术在LFM信号处理中的作用，认识到其在提高雷达系统性能和复杂环境下的适应性的重要性。 总结来说，这个实验不仅锻炼了学生对LFM信号的理解和分析能力，还强化了他们对信号检测、估计和脉冲压缩技术的实际操作技巧，为后续的研究工作打下坚实的基础。