dsp实验报告

DSP实验课大作业实验报告

题目：在DSP上实现线性调频信号的脉冲压缩，动目标显示和动目标检测 （一）实验目的：

（1）了解线性调频信号的脉冲压缩、动目标显示和动目标检测的原理，及其DSP实现的整个流程；

（2）掌握C语言与汇编语言混合编程的基本方法。

（3）使用MATLAB进行性能仿真，并将DSP的处理结果与MATLAB的仿真结果进行比较。 （二）实验内容： 1. MATLAB仿真

设定信号带宽为B= 2*106，脉宽?=42.0*10-6，采样频率为Fs?2*106，脉冲重复周期为T=2.4*10-4，用MATLAB产生16个脉冲的线性调频信号，每个脉冲包含三个目标，速度和距离如下表：

速度 距离 目标一 0 3000 目标二 100 8025 目标三 318 19600 对回波信号进行脉冲压缩，MTI，MTD。并且将回波数据和频域脉压系数保存供DSP使用。 2.DSP实现

在Visual Dsp中，经MATLAB保存的回波数据和脉压系数进行脉压，MTI和MTD。

（三）实验原理 1．脉冲压缩原理

在雷达系统中，人们一直希望提高雷达的距离分辨力，而距离分辨力定义为：

?R?c?c。其中，?表示脉冲时宽，B表示脉冲带宽。从上式中我们可以看?22B出高的雷达分辨率要求时宽?小，而要求带宽B大。但是时宽?越小雷达的平均发射功率就会很小，这样就大大降低了雷达的作用距离。因此雷达作用距离和雷达分辨力这两个重要的指标变得矛盾起来。然而通过脉冲压缩技术就可以解决这个矛盾。脉冲压缩技术能够保持雷达拥有较高平均发射功率的同时获得良好的距离分辨力。

在本实验中，雷达发射波形采用线性调频脉冲信号（LFM），其中频率与时延成正比关系，因此我们就可以将信号通过一个滤波器，该滤波器满足频率与时延成反比关系。那么输入信号的低频分量就会得到一个较大的时延，而输入信号的高频分量就会得到一个较小的时延，中频分量就会按比例获得相应的时延，信号就被压缩成脉冲宽度为1/B的窄脉冲。

从以上原理我们可以看出，通过使用一个与输入信号时延频率特性规律相反的滤波器我们可以实现脉冲压缩，即该滤波器的相频特性与发射信号时共轭匹配的。所以说脉冲压缩滤波器 就是一个匹配滤波器。从而我们可以在时域和频域两个方向进行脉冲压缩。

滤波器的输出y(n)为输入信号x(n)与匹配滤波器的系统函数h(n)?

s*(N?1?n)卷积的结果：y(n)?x(n)**s(?N?1。n转)换到频域就是

Y(k)?X(k)H(。因此我们可以将输入信号和系统函数分别转化到频域：kx(t)?X(k)，h(n)?H(k)，进行频域相乘得Y(k)，然后将结果再转化到时域，

就可以得到滤波器输出：Y(k)?y(n)。我们可用FFT和IFFT来实现作用域的转换。原理图如下：

图1.脉冲压缩原理框图

2．MTI原理

动目标显示（MTI）技术是用来抑制各种杂波，来实现检测或者显示运动目标的技术。利用它可以抑制固定目标的信号，显示运动目标的信号。以线性调频

t?信号为例，其波形为：s(t)?rect()exp{j2?[(f0?fd)t?t2]}。从式子中可以看

?2到，相对于静止目标而言，运动的目标产生多普勒频移fd，表现在时域就是相继的回波产生了相位的变化。也就是说，静止目标的各个回波波形相同，而运动的目标各个回波之间不同，是有相位变化。所以我们就可以通过对消器来实现固定杂波的抑制。一次对消器原理如下（在试验中我们采用一次对消器）：

图2.MTI原理框图

3.MTD原理

动目标检测（MTD）即Moving Target Detection，根据线性最佳滤波理论，要在杂波背景下检测运动目标回波，除了需要杂波抑制滤波器外，还应串接有对脉冲信号匹配的滤波器。要对回波脉冲串做匹配滤波，必须知道目标的多普勒频移以及天线扫描对脉冲串的调制情况（亦即信号的时宽，它决定信号的频宽）。在实际工作中，多普勒频移不能预知，因此需要采用一组相邻且部分重叠的滤波器组，覆盖整个多普勒频率范围，这就是窄带多普勒滤波器组。具有N个输出的横向滤波器（N个脉冲和N-1根延迟线），经过各脉冲不同的加权并求和后，可以做成N个相邻的窄带滤波器组。该滤波器组的频率覆盖范围为0到fr，fr为雷达工作重复频率。

横向滤波器实现MTD时的组成如图3所示：

图3.MTD原理框图

如上图所示，横向滤波器有N-1根延迟线，每根延迟线的延迟时间Tr=1/fr。设加在N个输出端头的加权值为：

Wik?e?j[2?ik/N] i?0,1,2N,...?

i表示第i个抽头，而k表示从0到N-1的标记，每一个k值对应一组不同的加权值，相应地对应于一个不同的多普勒滤波器响应。利用MTD可分辨不同速度的目标，其速度分辨力为：?v???fd/2，其中?fd?1/NTr为多普勒频率分辨力。 若信号的多普勒频率满足：fd?nfr??fd，其中n?1, 0??fd?fr则会出现多普勒频率模糊现象，即速度模糊。MTI同样也会出现同样的问题。 （四）实验结果及分析 1.脉冲压缩结果:

MATLAB中时域脉冲压缩结果，频域脉压结果，分别如图4,5

图4.Matlab时域脉冲结果

图5.Matlab频域脉冲结果

理论MATLAB脉冲压缩和实际DSP脉冲压缩的结果，以及两者的误差分析的对比曲线，如图：

图6.理论和实际DSP脉冲压缩的对比

分析：在脉冲压缩之前，目标回波重叠，无法分辨到底有几个目标，而经过脉压以后，能够很清楚的看到每个脉冲中含有三个目标，效果明显。而且MATLAB结果与DSP脉压效果都很明显。图中可以看出DSP运行的结果和MATLAB仿真结果完全吻合。由于雷达在发射信号时不能接收，所以故最大无

c?3*108*42*10?6??6300m，遮挡距离(闭锁期)为：R?而第一个目标的距离为223000m，因此在闭锁区内，被遮挡一部分，故第一个脉冲的幅度远小于第二个脉冲的幅度。由脉压结果的误差曲线可以看出，其数量级为10?4,说明DSP的脉压结果是正确的。

2.MTI结果:

Matlab理论MTI结果和实际DSPMTI结果，以及两者对比，分别在下图中所示。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7ggh.html