雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)(一)

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1、雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)實(shí)驗(yàn)（一）、理論基礎(chǔ)1、信號(hào)產(chǎn)生線性調(diào)頻連續(xù)波（LFMCW）信號(hào)單周期表達(dá)式為ut(t)=A?exp(J?2k?h式屮，t的取值范圍是（0,T）k:LFMCW信號(hào)調(diào)制斜率，且：kfn:LFMCW信號(hào)起始頻率A：LFMCW信號(hào)幅度E：LFMCW信號(hào)帶寬T：LFMCW信號(hào)周期多周期信號(hào):u(t)=expQ*2ic?nT)+^k(t-nT)a式中，2>—1,0,X2...為整數(shù)采用FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析，并用Matlab中的fftshlft曲教對(duì)頻譜進(jìn)行平移顯示。仿真生成如下:圖1單周期線性調(diào)頻信號(hào)時(shí)域和頻譜圖圖

2、2多周期線性調(diào)頻信號(hào)時(shí)域和頻譜圖2、信號(hào)分析非平穩(wěn)信號(hào)是指信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征隨時(shí)間變化的時(shí)變信號(hào)，其頻率也是時(shí)間的函數(shù)。線性調(diào)頻信號(hào)是典型的非平穩(wěn)信號(hào)。傳統(tǒng)的傅立葉變換可求得信號(hào)的頻率,但該方法是基于信號(hào)的全局信息，并不能反映信號(hào)的局部特征，也不能反映其中某個(gè)頻率分量出現(xiàn)的具體時(shí)間及其變化趨勢(shì)，不具備分析信號(hào)的瞬時(shí)有效性。而瞬時(shí)頻率，能給出信號(hào)的調(diào)制變化規(guī)律，具有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和瞬時(shí)有效性。瞬時(shí)頻率作為描繪非平穩(wěn)信號(hào)特征的一個(gè)重要物理量，其估計(jì)和提取一直是非平穩(wěn)信號(hào)處理中的研究熱點(diǎn)。目前，人們己提出如瞬時(shí)自相關(guān)法、相位法、過(guò)

3、零點(diǎn)法、吋頻分析等多種手段和方法。本實(shí)驗(yàn)只要求時(shí)頻分析方法。在信號(hào)的時(shí)頻分析中用的最多的就是短時(shí)傅立葉變換（S77T）,短時(shí)傅立葉變換是典型的線性時(shí)頻表示。這種變換的基本思想就是用一個(gè)窗函數(shù)乘時(shí)間信號(hào)，該窗函數(shù)的時(shí)寬足夠窄，使取出的信號(hào)可以看成是平穩(wěn)的，然后進(jìn)行傅立葉變換，可以反映該時(shí)寬中的頻譜，如果讓窗函數(shù)沿時(shí)間軸移動(dòng)，可以得到信號(hào)頻譜隨時(shí)間變化的規(guī)律?，F(xiàn)對(duì)短時(shí)傅立葉變換及其性質(zhì)介紹如下。它在傅里葉分析屮通過(guò)加窗來(lái)觀察信號(hào)，因此，短時(shí)傅里葉變換也稱加窗傅里葉變換。其表達(dá)式為:STFT^rf)—t)exp(―J2?F/

4、T)cfr?cc其中矽(t)表示fcft)的復(fù)共軛，s(t)是輸入信號(hào)，是窗函數(shù)。在這個(gè)變換中，療￡)起著頻限的作用，ft(t)起著時(shí)限的作用。隨著t的變化，fc(t)所確定的“時(shí)間窗”在t軸上移動(dòng)，使sO：)“以某一時(shí)間間隔步進(jìn)”進(jìn)行分析。因此，歧t)往往被稱為窗口函數(shù)，srFUt,r)大致反映了4t)在塒刻頻率/的“信號(hào)成分”相對(duì)含量。在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)需要研宄信號(hào)能量在時(shí)頻平面中的二維分布情況，為此將短時(shí)傅立葉變換取模平方，得到二次型時(shí)頻分布，稱為短時(shí)功率或譜圖。5ms(tn=l5rrr2(tni2通過(guò)譜圖我們可

5、以從整體上觀測(cè)信號(hào)的頻率范圍以及時(shí)頻分布情況。在短時(shí)傅里葉的分析中，窗函數(shù)常常起關(guān)鍵的作用。所加的窗函數(shù)能否正確反映信號(hào)的時(shí)頻特性(即窗函數(shù)是否具有較高的時(shí)間分辨率和頻率分辨率與待分析信號(hào)的平穩(wěn)特性有關(guān)。為丫丫解窗函數(shù)的影響，假設(shè)窗函數(shù)取兩種極端情況。第一種極端情況Mt)=1+QCSTFT,(trf)1=1這種情況下，STFT退化為信號(hào)的傅立葉變換，沒(méi)有任何的時(shí)間分辨率，卻有好的頻率分辨率。第二種極端情況■S(t)f此時(shí)兄渭從f)=STFT退化為信號(hào)，有理想的時(shí)間分辨率，但不提供任何頻率分辨率。f長(zhǎng)越長(zhǎng)，時(shí)間分辨率越差

6、，頻率分辨率越好;'長(zhǎng)越短，時(shí)間分辨率越好，頻率分辨率越差。短時(shí)傅立葉變換由于使用了一個(gè)可以移動(dòng)的時(shí)間窗，使其具有一定的吋間分辨率。短時(shí)傅立葉變換的時(shí)間分辨率取決于窗函數(shù)紙t）的長(zhǎng)度，為了提高信號(hào)的時(shí)間分辨率，希望咽的長(zhǎng)度愈短愈好。但是頻域分辨率取決于打w函數(shù)的頻域函數(shù)寬度，為了提高頻域分辨率，希望盡量加1寬久t）的□寬度，這樣必然又會(huì)降低時(shí)域分辨率。時(shí)寬和帶寬不可能同時(shí)達(dá)到任意小。歸根到底，局部譜的正確表示還在于窗函數(shù)的寬度與信號(hào)的局部平穩(wěn)長(zhǎng)度相適應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們希望選擇的窗函數(shù)具有很好的時(shí)間和頻率聚集性（即能

7、量在時(shí)頻平面是高度集中的使得打能夠有效地反映信號(hào)4幻在時(shí)頻什門附近的“內(nèi)容”，也就是的寬度應(yīng)該與信號(hào)的周部平穩(wěn)長(zhǎng)度相適應(yīng)。利用STFT可以估計(jì)信號(hào)在每片短吋窗內(nèi)的頻率得到信號(hào)的瞬吋頻率，該曲線由一組時(shí)間和頻率相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)組成，反映了信號(hào)頻率隨時(shí)間的變化。本實(shí)驗(yàn)在中可選用的窗冇海明窗、'漢寧窗和矩形窗等圖3線性調(diào)頻信號(hào)時(shí)頻分析圖實(shí)驗(yàn)要求:1、生成多周期線性調(diào)頻信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析;2、對(duì)仿真生成的信號(hào)利J用兩種窗I□函數(shù)進(jìn)行STFT變換生成時(shí)頻分析圖，并討論了兩種窗的優(yōu)劣性；采用兩種不同長(zhǎng)度的窗口函數(shù)進(jìn)行以上運(yùn)算，分析

8、窗長(zhǎng)對(duì)時(shí)頻分辨率的影響。三、實(shí)驗(yàn)步驟:1、利用公式土成多周期線性調(diào)頻信號(hào)沖）；2、對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT變換得到其頻譜；3、生成一個(gè)窗函數(shù)呻5（Matlab中有現(xiàn)成的函數(shù)），窗長(zhǎng)L;4、讓窗□函數(shù)每次滑動(dòng)L個(gè)點(diǎn)（即窗口不重疊），與信號(hào)s⑷進(jìn)行運(yùn)算＜T）fcXT-幻，然后進(jìn)行FFT變換，并取幅值最大的頻率點(diǎn)作為本窗口內(nèi)的頻率；5、窗口函數(shù)