基于MATLAB的线性调频信号的仿真

实验一雷达信号波形分析实验报告一、实验目的要求1. 了解雷达常用信号的形式。

2. 学会用仿真软件分析信号的特性。

3了解雷达常用信号的频谱特点和模糊函数。

二、实验参数设置信号参数范围如下：（1）简单脉冲调制信号：（2）载频：85MHz（3）脉冲重复周期：250us（4）脉冲宽度：8us（5）幅度：1V（2）线性调频信号载频:85MHz脉冲重复周期：250us脉冲宽度：20us信号带宽：15MHz幅度：1V三、实验仿真波形1.简单的脉冲调制信号程序：Fs=10e6;t=0:1/Fs:300e-6;fr=4e3;f0=8.5e7;x1=square(2*pi*fr*t,3.2)./2+0.5;x2=exp(i*2*pi*f0*t);x3=x1.*x2;subplot(3,1,1);plot(t,x1,'-');axis([0,310e-6,-1.5,1.5]);xlabel('时间/s')ylabel('幅度/v')title('脉冲信号重复周期T=250US 脉冲宽度为8us') grid;subplot(3,1,2);plot(t,x2,'-');axis([0,310e-6,-1.5,1.5]);xlabel('时间/s')ylabel('幅度/v')title('连续正弦波信号载波频率f0=85MHz')grid;subplot(3,1,3);plot(t,x3,'-');axis([0,310e-6,-1.5,1.5]);xlabel('时间/s')ylabel('·幅度/v')title('脉冲调制信号')grid;仿真波形：0123x 10-4-101时间/s幅度/v脉冲信号重复周期T=250us 脉冲宽度为8us123x 10-4-11时间/s幅度/v连续正弦波信号载波频率f0=85MHz123x 10-4-101时间/s幅度/v脉冲调制信号2.线性调频信号程序：Fs=10e6;t=0:1/Fs:300e-6;fr=4e3;f0=8.5e7;x1=square(2*pi*fr*t,8)./2+0.5;x2=exp(i*2*pi*f0*t); x3=x1.*x2;subplot(2,2,1);plot(t,x1,'-');axis([0,310e-6,-1.5,1.5]);xlabel('时间/s')ylabel('幅度/v')title('脉冲信号重复周期T=250US 脉冲宽度为8us ') grid;subplot(223);plot(t,x2,'-');axis([0,310e-6,-1.5,1.5]);xlabel('时间/s')ylabel('幅度/v')title('连续正弦波信号载波频率f0=85MHz ')grid;eps = 0.000001;B = 15.0e6;T = 10.e-6; f0=8.5e7;mu = B / T;delt = linspace(-T/2., T/2., 10001);LFM=exp(i*2*pi*(f0*delt+mu .* delt.^2 / 2.));LFMFFT = fftshift(fft(LFM));freqlimit = 0.5 / 1.e-9;freq = linspace(-freqlimit/1.e6,freqlimit/1.e6,10001); figure(1)subplot(2,2,2)plot(delt*1e6,LFM,'k');axis([-1 1 -1.5 1.5])grid;xlabel('时间/us')ylabel('幅度/v')title('线性调频信号T = 10 mS, B = 15 MHz')subplot(2,2,4)y=20*log10(abs(LFMFFT));y=y-max(y);plot(freq, y,'k');axis([-500 500 -80 10]);grid;%axis tightxlabel('频率/ MHz')ylabel('频谱/dB')title('线性调频信号T = 10 mS, B = 15 MHz') 仿真波形：四、实验成果分析本实验首先利用MTALAB软件得到一个脉冲调制信号，然后再对其线性调频分析，得到上面的波形图。

3.3 频率调制（FM ）3.3.1 FM 调制和解调的基本原理频率调制是利用载波的频率变化来传递模拟信息，而振幅保持不变。

也就是说，载波信号的频率随着基带调制信号的幅度变化而改变。

调制信号幅度变大（或变小）时，载波信号的频率也变大（或变小），调制信号幅度变小时，载波信号的频率也变小（或变大）。

在FM 中，FM 信号的瞬时频偏与调制信号m(t)成正比。

因此FM 的信号的时域表达式为：(2.1)式中：A 为载波的恒定振幅；[ωc t+φ(t)]为信号的瞬时相位，记为θ（t ）; φ(t)为相对于载波相位ωc t 的瞬时相位偏移；d[ωc t+φ(t)]/dt 是信号的瞬时角频率，记为ω(t)；而d φ(t)/dt 称为相对于载频ωc 的瞬时频偏。

所谓频率调制（FM ）,是指瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化，即(2.2)式中：K f 为调频灵敏度（rad/(s.V)）。

这时相位偏移为：(2.3)因此，上式可改写为(2.4)图2.1 无噪声调制信号FM 调制的实现调频主要有两种方法：直接调频和间接调频。

1）直接调频法调频就是用调制信号控制载波的频率变化。

直接调频就是用调制信号直接去控制载波振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性的变化。

()]cos[)(⎰+=ττωd m K t A t s f c FM )()(t m K dt t d f =Φ⎰=Φτd t m K t f )(）（)](cos[)(t t A t S c FM Φ+=ω可以由外部电压控制震荡频率的振荡器叫做压控振荡器器。

每个压控振荡器自身就是一个FM 调制器，因为它的振荡频率正比于输入控制电压，即(2.9) 若用调制信号作控制电压信号，就能产生FM 波。

若被控制的振荡器是LC 振荡器，则只需控制振荡回路的某个电抗元件（L 或C ) ，使其参数随调制信号变化。

目前常用的电抗元件是变容二极管。

用变容二极管实现直接调频，由于电路简单，性能良好，已成为目前最广泛采用的调频电路之一。

基于Matlab/simulink的信号调制仿真1.非归零码1）打开Simulink工具箱方式一：在命令行中输入Simulink回车即可。

方式二：点击工具栏中的Simulink图标也可以。

2）在弹出的“Simulink Start Page”窗口中，选“Blank Model”3）点击“Library Brower”，选Communications Toolbox ----> Comm Sources ----> Random Data Sources，将Random Integer Generator（随机整数发生器）模块拖入工作区。

双击Random Integer Generator，设置参数。

Set size 设为2，输出为0, 1两个值。

4）在“Library Brower”中，选Simulink ----> Signal Attributes，将Rate Transition（随机整数发生器）模块拖入工作区。

Rate Transition模块用于在不同采样率之间的转换。

双击Rate Transition模块进行参数设置。

提高输出采样率便于之后的频谱分析。

5）在“Library Brower”中，选Simulink ----> Sinks，将Scope（示波器）模块拖入工作区。

6）在“Library Brower”中，选DSP System Toolbox ----> Sinks，将Spectrum Analyzer（频谱分析仪）模块拖入工作区。

7）将各模板连接。

注意Stop Time的设置，必须满足有多于1024个采样点，否则无法进行傅里叶分析。

点击“Run”开始仿真。

8）双击Scope，观察时域波形。

9）双击Spectrum Analyzer，观察频谱。

点击左上角按纽，可进行设置。

点击工具，可放大/缩小、或平移图形。

2.数字调制1）ASK如下图。

各模块可在Simulink Library Browser中搜索得到。

基于MATLAB 的模拟调制实验报告一、实验目的1.进一步学习调制的知识，掌握调频与调角两种模拟调制技术。

2.进一步学习MATLAB 的编程，熟练使用MATLAB 进行作图。

二、实验原理1.调制的概念调制（modulation ）就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适 合 于信道传输的形式的过程，是使载波随信号而改变的技术。

一般，用来传送消息的信号()t u c 叫作载波或受调信号，代表所欲传送消息的信号叫作调制信号，调制后的信号()t u 叫作已调信号。

用调制信号()t u Ω控制载波的某些参数，使之随()t u Ω而变化，就可实现调制。

2.调制的目的 频谱变换当所要传送的信号的频率或者太低，或者频带很宽，对直接采用电磁波的形 式进行发送很不利，需要的天线尺寸很大，而且发射和接受短的天线与谐振回路的参数变化范围很大。

为了信息有效与可靠传输，往往需要将低频信号的基带频谱搬移到适当的或指定的频段。

这样可以提高传输性能，以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。

实现信道复用为了使多个用户的信号共同利用同一个有较大带宽的信道，可以采用各种复用技术。

如模拟电话长途传输是通过利用不同频率的载波进行调制。

将各用户话音每隔4 kHz 搬移到高频段进行传输。

提高抗干扰能力不同的调制方式，在提高传输的有效性和可靠性方面各有优势。

如调频广播系统，它采用的频率调制技术，付出多倍带宽的代价，由于抗干扰性能强，其音质比只占10 kHz 带宽的调幅广播要好得多。

扩频通信就是以大大扩展信号传输带宽，以达到有效抗拒外部干扰和短波信道多径衰落的特殊调制方式。

3.调制的种类根据()t u Ω和()t u c 的不同类型和完成调制功能的调制器传递函数不同，调制分为以下多种方式： （1）．按调制信号()t u Ω的类型分为：● 模拟调制：调制信号()t u Ω是连续变化的模拟量，如话音与图像信号。

● 数字调制：调制信号是数字化编码符号或脉冲编码波形。

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计调制是无线通信系统中的重要环节，主要用于在传输信号过程中对信号进行编码和解码，以实现信号的传输和接收。

MATLAB作为一种强大的数学仿真工具，可以方便地进行调制系统的仿真设计。

调制系统一般包括三个主要部分：调制器、信道和解调器。

调制器负责将发送信号进行编码，以适应信道传输的需求；信道主要是指无线信号在传输过程中的传播环境，会受到各种影响，如多径效应、噪声等；解调器对接收到的信号进行解码，恢复出原始信号。

在MATLAB中，可以利用其信号处理、通信和仿真工具箱来进行调制系统的仿真设计。

以下是一个基于MATLAB的调制系统的仿真设计流程：1.确定调制方式：首先确定要使用的调制方式，比如常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）、相位调制（PM）等。

根据需求选择合适的调制方式。

2.信号生成：使用MATLAB的信号处理工具箱生成原始信号。

可以选择不同的函数生成不同的信号，如正弦信号、方波信号、高斯脉冲等。

3.调制器设计：根据选择的调制方式，设计相应的调制器。

比如对于AM调制，可以通过将原始信号与载波进行乘法运算来实现；对于FM调制，可以通过改变载波频率的方式来实现。

在MATLAB中，可以使用相关函数来实现这些调制方式。

4.信号传输：将调制后的信号传输到信道中。

可以在仿真中模拟不同的信道情况，如加入噪声、多径效应等。

MATLAB提供了相关函数来模拟这些信道效应。

5.解调器设计：设计相应的解调器以恢复原始信号。

解调器的设计与调制器的设计相对应。

在MATLAB中，可以使用相关函数来实现解调器。

6.信号分析：对仿真结果进行分析。

可以通过绘制波形图、功率谱密度图等来观察信号在传输过程中的变化。

除了上述基本的仿真设计流程外，还可以在仿真过程中加入其他功能，如信号压缩、信号变换等。

MATLAB提供了大量的工具箱，可以方便地实现这些功能。

总之，基于MATLAB的调制系统仿真设计可以方便地模拟调制系统的工作过程，以及对不同信道效应的影响。

随机信号处理实验————线性调频（LFM）信号脉冲压缩仿真姓名：***学号： **********一、实验目的：1、了解线性FM 信号的产生及其性质；2、熟悉MATLAB 的基本使用方法；3、利用MATLAB 语言编程匹配滤波器。

4、仿真实现FM 信号通过匹配滤波器实现脉压处理，观察前后带宽及增益。

5、步了解雷达中距离分辨率与带宽的对应关系。

二、实验内容：1、线性调频信号线性调频矩形脉冲信号的复数表达式为：()()2001222j f t j f t ut lfmt t u t Arect S e e ππτ⎛⎫+ ⎪⎝⎭⎛⎫== ⎪⎝⎭ ()211,210,2j ut t t t u t Arect rect t e πττττ⎧≤⎪⎪⎛⎫⎛⎫==⎨ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪>⎪⎩为信号的复包络，其中为矩形函数。

0u f τ式中为脉冲宽度,为信号瞬时频率的变化斜率，为发射频率。

当1B τ≥（即大时宽带宽乘积）时，线性调频信号特性表达式如下：0()LFM f f f B S -⎛⎫=⎪⎝⎭幅频特性： 20()()4LFM f f f u ππφ-=+相频特性：20011222i d f f t ut f ut dt ππ⎡⎤⎛⎫=+=+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦信号瞬时频率：程序如下：%%产生线性调频信号T=10e-6; %脉冲宽度B=400e6; %chirp signal 频带宽度400MHz K=B/T; %斜率Fs=2*B;Ts=1/Fs; %采样频率与采样周期N=T/Ts %N=8000t=linspace(-T/2,T/2,N); %对时间进行设定St=exp(j*pi*K*t.^2) %产生chirp signalfigure;subplot(2,1,1);plot(t*1e6,real(St));xlabel('Time in u sec');title('线性调频信号');grid on;axis tight;subplot(2,1,2)freq=linspace(-Fs/2,Fs/2,N); %对采样频率进行设定plot(freq*1e-6,fftshift(abs(fft(St))));xlabel('Frequency in MHz');title('线性调频信号的幅频特性');grid on;axis tight;Matlab 程序产生chirp 信号，并作出其时域波形和幅频特性，如图：2、匹配滤波器在输入为确知加白噪声的情况下，所得输出信噪比最大的线性滤波器就是匹配滤波器，设一线性滤波器的输入信号为)(t x ：)()()(t n t s t x +=其中：)(t s 为确知信号，)(t n 为均值为零的平稳白噪声，其功率谱密度为2/No 。

1 前言1.1 信号调制仿真的概念仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来判断原系统的性能从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。

通过仿真，可以降低新系统失败的可能性，消除系统中潜在的瓶颈，防止对系统中某些功能部件造成过量的负载，优化系统的整体性能，因此，仿真是科学研究和工程建设中不可缺少的方法[1-2]。

实际的信号调制是一个功能结构相当复杂的系统，对这个系统做出的任何改变(如改变某个参数的设置、改变系统的结构等)都可能影响到整个系统的性能和稳定。

因此，在对原有的系统作出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真。

通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中，这个过程就是信号调制仿真[3]。

与一般的仿真过程类似，在对信号调制实施仿真之前，首先需要研究信号调制的特性，通过归纳和抽象建立信号调制的仿真模型。

图1-1是关于信号调制仿图1-1 仿真流程示意图从图中可以看到，信号调制仿真是一个循环往复的过程，它从当前系统出发，通过分析建立起一个能够在一定程度上描述原信号调制的仿真模型，然后通过仿真实验得到相关的数据。

通过对仿真数据的分析可以得到相应的结论，然后把这个结论应用到对当前信号调制系统的改造中。

值得注意的是，信号调制仿真并不是一个机械的过程，它实际上是人的思维活动在计算机协助下的一种延伸。

1.2 信号调制仿真问题的提出、研究价值及研究现状1.2.1 信号调制仿真问题的提出信号调制的性能可以用基于公式的计算方法、波形级仿真或通过硬件样机研究和测量来估计得到。

以简化模型为基础的公式法只能应用于一些理想化和过于简单的例子，要想估计出复杂信号调制的性能是非常困难的。

基于测量的性能估计方法通常代价很高，并且很不灵活。

用基于仿真的方法来估计性能时，系统可以用任何所期待的细节(主观的，当然有一定局限)来模拟。

与公式法或测量法相比较。

存档编号________基于MATLAB的线性调频信号的仿真教学学院届别专业学号指导教师完成日期内容摘要：线性调频信号是一种大时宽带宽积信号。

线性调频信号的相位谱具有平方律特性，在脉冲压缩过程中可以获得较大的压缩比，其最大优点是所用的匹配滤波器对回波信号的多普勒频移不敏感，即可以用一个匹配滤波器处理具有不同多普勒频移的回波信号，这些都将大大简化雷达信号处理系统，而且线性调频信号有着良好的距离分辨率和径向速度分辨率。

因此线性调频信号是现代高性能雷达体制中经常采用的信号波形之一，并且与其它脉压信号相比，很容易用数字技术产生，且技术上比较成熟，因而可在工程中得到广泛的应用。

关键词：MATLAB；线性调频；脉冲压缩；系统仿真Abstract： Linear frequency modulation signal is a big wide bandwidth signal which is studied and widely used. The phase of the linearfrequency modulation signal spectra with square law characteristics, in pulse compression process can acquire larger compression, its biggest advantage is the use of the matched filter of the echo signal doppler frequency is not sensitive, namely can use a matched filter processing with different doppler frequency shift of the echo signal, these will greatly simplified radar signal processing system, and linear frequency modulation signal has a good range resolution and radial velocity resolution. So linear frequency modulation signal is the modern high performance radar system often used in one of the signal waveform, and compared with other pulse pressure signal, it is easy to use digital technologies to produce, and the technology of the more mature, so in engineering can be widely applied.Keywords：MATLAB, LFM, Pulse compression, System simulation目录内容摘要 I关键词 IAbstract IIKeywords II1 绪论 11.1引言 11.2课题研究背景及意义 11.3本文主要工作 22 线性调频基本理论 32.1线性调频原理简介 32.2线性调频信号特点 33 MATLAB简介 53.1 MATLAB的起源 53.2 MATLAB的应用领域 53.3 MATLAB的仿真方法 64 线性调频脉冲压缩原理及实现 104.1线性调频信号的数字脉冲压缩原理 10 4.1.1匹配滤波器原理 104.1.2 LFM信号的脉冲压缩 114.1.3线性调频信号和噪声的生成 124.2线性调频信号的脉冲压缩过程 135 仿真结果分析 146 小结 18参考文献 20致谢 21附录 MATLAB程序代码 221 绪论1.1 引言在非平稳信号的研究过程中，有一种特殊的非平稳信号：chirp 信号，又称线性调频（Liner Frequency Modulation，LFM）信号，研究价值较高。

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计摘要：本文基于MATLAB平台，通过建立调制系统的仿真模型，实现了对调制系统的仿真设计。

首先对调制系统的基本原理进行了介绍，然后建立了调制系统的数学模型。

接着使用MATLAB对模型进行了仿真分析，包括调制信号的产生、载波信号的产生、调制信号与载波信号的混合调制、调制后的信号的传输等过程。

最后，通过仿真结果的分析，对调制系统的性能进行了评估，并提出了优化方案。

本文的研究对于调制系统的设计和优化具有一定的参考意义。

关键词：调制系统；MATLAB仿真；混合调制；性能评估；优化方案一、引言调制是无线通信中的一项基本技术，通过将信息信号与载波信号进行合成，使信息信号能够被传输到远距离的通信接收端。

调制系统是实现调制技术的关键，其性能直接影响到通信系统的可靠性和传输质量。

因此，对调制系统的研究和优化具有重要的意义。

二、调制系统的基本原理调制系统的基本原理是将信息信号经过调制器与载波信号进行混合调制，形成调制后的信号。

调制过程中，需要考虑到载波频率、调制信号幅度、调制信号频率等参数的选择。

常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。

三、调制系统的数学模型调制系统的数学模型是根据调制原理建立的，一般可表示为：$s(t) = A_c \cdot (1 + m \cdot \cos(f_m \cdot t)) \cdot\cos(f_c \cdot t)$其中，$s(t)$表示调制后的信号，$A_c$为载波幅度，$m$为调制系数，$f_m$为调制信号频率，$f_c$为载波频率。

四、MATLAB仿真设计4.1调制信号的产生通过MATLAB生成调制信号，并将其绘制出来，以便后续的仿真分析。

4.2载波信号的产生通过MATLAB生成载波信号，并将其绘制出来，以便后续的仿真分析。

4.3调制信号与载波信号的混合调制将调制信号与载波信号进行混合调制，并将调制后的信号绘制出来，以便后续的仿真分析。

实验报告书------基于Matlab的调制解调技术仿真基于Matlab的调制解调技术仿真班级：姓名：学号：一、设计原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。

为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。

这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。

数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。

这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。

二、实验仪器1、电脑-MATLAB 一台三、实验目的1、掌握数字带通BPSK调制解调相关知识2、运用MATLAB进行编程实现BPSK的调制解调过程3、仿真输出调制前的基信号、调制后的BPSK信号，解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形4、对仿真结果进行分析四、实验报告（填写相应原理，用MATLAB 实现仿真，列出仿真源程序，分析仿真输出结果，总结相关内容）1、BPSK 的调制原理如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。

如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。

一般把信号振荡一次（一周）作为360度。

如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。

当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。

载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。

基于matlab的fm系统调制与解调的仿真课程设计课程设计题目：基于MATLAB的FM系统调制与解调的仿真一、设计任务与要求1.设计并实现一个简单的FM（调频）调制和解调系统。

2.使用MATLAB进行仿真，分析系统的性能。

3.对比和分析FM调制和解调前后的信号特性。

二、系统总体方案1.系统组成：本设计包括调制器和解调器两部分。

调制器将低频信号调制到高频载波上，解调器则将已调制的信号还原为原始的低频信号。

2.调制方式：采用线性FM调制方式，即将低频信号直接控制高频载波的频率变化。

3.解调方式：采用相干解调，通过与本地载波信号相乘后进行低通滤波，以恢复原始信号。

三、调制器设计1.实现方式：使用MATLAB中的modulate函数进行FM调制。

2.参数设置：选择合适的载波频率、调制信号频率以及调制指数。

3.仿真分析：观察调制后的频谱变化，并分析其特性。

四、解调器设计1.实现方式：使用MATLAB中的demodulate函数进行FM解调。

2.参数设置：选择与调制器相同的载波频率、低通滤波器参数等。

3.仿真分析：观察解调后的频谱变化，并与原始信号进行对比。

五、系统性能分析1.信噪比（SNR）分析：通过改变输入信号的信噪比，观察解调后的输出性能，绘制信噪比与误码率（BER）的关系曲线。

2.调制指数对性能的影响：通过改变调制指数，观察输出信号的性能变化，并分析其影响。

3.动态范围分析：分析系统在不同输入信号幅度下的输出性能，绘制动态范围曲线。

六、实验数据与结果分析1.实验数据收集：根据设计的系统方案进行仿真实验，记录实验数据。

2.结果分析：根据实验数据，分析系统的性能指标，并与理论值进行对比。

总结实验结果，提出改进意见和建议。

七、结论与展望1.结论：通过仿真实验，验证了基于MATLAB的FM系统调制与解调的可行性。

实验结果表明，设计的系统具有良好的性能，能够实现低频信号的FM调制和解调。

通过对比和分析，得出了一些有益的结论，为进一步研究提供了基础。

基于 Matlab 的线性调频信号干扰仿真研究发布时间：2021-11-26T08:30:18.086Z 来源：《科学与技术》2021年8月24期作者：杨慧君1 邵正途1 缪旭东2[导读] 针对现代雷达普遍采用脉冲压缩体制杨慧君1 邵正途1 缪旭东21.空军预警学院，湖北武汉4300192.湖北省军区武汉第一离职干部休养所湖北武汉 430019摘要：针对现代雷达普遍采用脉冲压缩体制，分析了线性频率调制(LFM)脉冲压缩雷达的工作原理，利用Matlab/simulink仿真平台建立了干扰仿真系统，对雷达干扰仿真系统进行了建模和系统仿真，给出了射频噪声干扰、卷积干扰对LFM脉压雷达的干扰仿真系统框图和仿真结果。

最后的仿真结果证明了仿真的正确性。

现代新体制的雷达，已经普遍采用脉冲压缩技术。

脉冲压缩技术是指发射宽的调制脉冲，保证在一定的峰值功率电平上提供必须的平均功率，然后把接收的回波信号压缩为窄脉冲。

脉冲压缩雷达常用的信号包括线性调频信号、非线性调频信号和相位编码信号。

线性调频脉冲压缩本质上就是对回波进行频率延迟，低频信号部分延迟时间长，高频信号部分延迟时间短，从而使脉冲宽度较的宽脉冲压缩为脉冲宽度较窄的窄脉冲。

各种干扰对雷达的压制效果如何是雷达研究者关注的重点问题[1]，Matlab/simulink软件具有模型简洁，可操作性强等优点，基于该平台对几种典型的噪声压制性干扰样式进行干扰仿真，并对仿真结果进行分析、得出结论。

1.基于simulink的仿真方法Mathworks公司开发的Simulink是功能最强大的仿真软件之一，在仿真领域具有很多十分突出的优势[2]。

Simulink提供了一个丰富的模块库，涉及航空航天、控制系统、信号处理等各个领域，用户只需鼠标拖动就能完成非常复杂的仿真，Simulink提供了方便的图像输出界面，与一般程序仿真相比更为直观，可用于实现各种动态系统的建模、分析与仿真;与Matlab最大的不同之处在于，Simulink是基于时间流的仿真，更有利于对实时系统进行仿真。

******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2011年秋季学期通信工程综合训练课程设计题目：基于Matlab 的线性模拟调制技术研究专业班级：通信工程姓名：学号：指导教师：成绩：摘要从语音、声音、图像等信息源直接转换得到的电信号是频率较低的电信号，其频谱特点是包括直流分量的低通频谱。

如电话信号的频率范围在0.3~3kHz，这些信号可以直接通过架空线、电缆等有线信道传输，但不可能在无线信道直接传输。

另外，这些信号即使可以在有线信道传输，但一对线路上只能传输一路信号，对信道的利用不经济。

为了使低频信号能够在像无线信道上传输，同时为了使有线信道上同时传输多路信号，就需要采用调制和解调技术。

调制和解调在通信系统中是一个极为重要的组成部分，采用什么样的调制和解调将直接影响通信系统的性能，而模拟调制技术还可以推广到数字调制中，因此我们对几种调制方式进行了研究。

关键字：MATLAB仿真AM SSB DSB VSB前言调制就是使基带信号（调制信号）控制载波的某个（或几个）参数，使这一（或几个）参数按照基带信号的变化规律而变化的过程。

调制后所得到的信号称为已调信号或频带信号。

调制的类型根据调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制；根据载波的不同可分为以正弦波作为载波的连续载波调制和以脉冲串作为载波的脉冲调制；根据调制器频谱搬移特性的不同可分为线性调制和非线性调制。

线性调制是指输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间呈线性搬移关系。

线性调制的已调信号种类有幅度调制（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB）和残留边带调幅（VSB）等。

目录摘要 (1)前言 (2)第一章通信系统简介 (4)1.1 通信系统的一般模型 (4)1.2 模拟通信系统 (4)1.3数字通信系统 (5)第二章线性调制方式 (7)2.1 AM调制 (7)2.1.1 AM信号的相干解调 (8)2.2 SSB调制 (8)2.3 DSB调制 (9)2.4 VSB调制 (10)第三章仿真结果 (12)3.1 AM程序及仿真 (12)3.2 DSB程序及仿真 (13)3.3 SSB程序及仿真 (15)3.4 VSB程序及仿真 (17)参考文献 (19)课程设计总结 (20)第一章通信系统简介1.1 通信系统的一般模型实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。

窗型选择仿真程序: clear,clcbw=3e6;% 信号带宽T=1e-4;%信号脉冲宽度A=2;%信号幅度fs=4*bw;lfft=round(T*fs);%采样点数lfft=2^nextpow2(lfft);dt=1/fs;%采样间隔f0=1e6;t=(0:lfft-1)*dt;%时域采样点q=(0:lfft-1)*2*pi/lfft;s=A*exp(j*2*pi*f0*t+j*pi*bw*t.*t/T);%产生线性调频信号S=(fft(s));%线性调频信号的傅立叶变换fftH=conj(S);%匹配滤波器的频率响应Y=S.*H;%线性调频信号的频域匹配滤波输出y=fftshift(ifft(Y));%线性调频信号的时域匹配滤波输出%对chirp信号进行时域加权h1=(triang(lfft))';%三角窗函数s1=s.*h1;S1=fft(s1);H1=conj(S1);Y1=S1.*H1;y1=fftshift(ifft(Y1));%加三角窗后的线性调频信号的时域匹配滤波输出h2=(hanning(lfft))';%汉宁窗函数s2=s.*h2;S2=fft(s2);H2=conj(S2);Y2=S2.*H2;y2=fftshift(ifft(Y2));%加汉宁窗后的线性调频信号的时域匹配滤波输出h3=(hamming(lfft))';%海明窗函数s3=s.*h3;S3=fft(s3);H3=conj(S3);Y3=S3.*H3;y3=fftshift(ifft(Y3));%加海明窗后的线性调频信号的时域匹配滤波输出figure;subplot(3,1,1),plot(t,real(s)),title('chirp signal');subplot(3,1,2),plot(q,abs(S)),title('线性调频信号幅度谱');subplot(3,1,3),plot(q,angle(S)),title('线性调频信号相位谱');figure;subplot(2,1,1),plot(q,abs(H));title('MF的幅度谱');subplot(2,1,2),plot(q,angle(H));title('MF的相位谱');figure;subplot(3,1,1),plot(t,real(y)),title('脉压信号');subplot(3,1,2),plot(q,abs(Y)),title('脉压信号幅度谱');subplot(3,1,3),plot(q,angle(Y)),title('脉压信号相位谱');figure;subplot(2,2,1),plot(t,20*log10(abs(y)/max(abs(y))));title('未加窗时的时域输出'); subplot(2,2,2),plot(t,20*log10(abs(y1)/max(abs(y1))));title('加三角窗时的时域输出'); subplot(2,2,3),plot(t,20*log10(abs(y2)/max(abs(y2)))); title('加汉宁窗时的时域输出'); subplot(2,2,4),plot(t,20*log10(abs(y3)/max(abs(y3))));title('加海明窗时的时域输出');叠加3个频移多普勒干扰程序:BandWidth=10e6; %发射信号带宽TimeWidth=20e-6; %发射信号时宽mu=BandWidth/TimeWidth %调频率Fs=2*BandWidth; %采样频率Ts=1/Fs;Ns=fix(Fs*TimeWidth);%计算一个脉冲周期的采样点数400;N=1024; %FFT点数t=0:Ts:TimeWidth-Ts;y=exp(j*pi*mu*t.^2); %产生LFM信号h=zeros(1,Ns);for i=1:Nsh(i)=conj(y(Ns-i+1));endfd=6e6;y1=exp(j*2*pi*(fd*t+0.5*mu*t.^2));%频移干扰信号fd1=+1e6;y2=exp(j*2*pi*(fd1*t+0.5*mu*t.^2));%频移干扰信fd2=+10e6;y3=exp(j*2*pi*(fd2*t+0.5*mu*t.^2));%频移干扰信y=y1+exp(j*pi*mu*t.^2)+y2+y3; %产生叠加了干扰的LFM信号yfft=fft(y,1024);win = hamming(Ns)';h_w=h.*win;hfft_w=fft(h_w,1024);ycomp = abs(ifft(yfft .*hfft_w)); %脉冲压缩maxval1 = max(ycomp);ycomp_w = eps + ycomp ./ maxval1; % 利用ycomp的最大值归一化tt =0:Ts:2*TimeWidth-Ts;plot (tt,ycomp_w(1:2*Ns),'b')xlabel ('t - seconds ');ylabel(' 幅度db')title('带宽=10MHZ,叠加fd=0MHZ,+1MHZ,+6MHZ,+10MHZ的脉压') grid on加噪仿真:BandWidth=1.0e6; %发射信号带宽TimeWidth=200e-6; %发射信号时宽mu=BandWidth/TimeWidth %调频率Fs=2*BandWidth; %采样频率Ts=1/Fs;Ns=fix(Fs*TimeWidth);%计算一个脉冲周期的采样点数400;N=1024; %FFT点数t=0:Ts:TimeWidth-Ts;%================================================================== == y=exp(j*pi*mu*t.^2); %产生LFM信号figure(1)plot(real(y));%加噪前的输入信号title('未加噪前的LFM信号');h=zeros(1,Ns);for i=1:Nsh(i)=conj(y(Ns-i+1));endfigure(2)plot(real(h));title('匹配滤波器信号');hfft= fft(h,N); % 匹配滤波器的频域响应y_n=awgn(y,20);%在中叠加一个信噪比为20的高斯白噪声figure(3)plot(real(y_n));%加噪后的输入信号title('加噪后的LFM信号');y_nfft = fft(y_n,N) ;ycomp =abs(ifft(y_nfft .*hfft)); %脉冲压缩maxval = max (ycomp);ycomp = eps + ycomp ./ maxval; % 利用最大值归一化ycomp_db=20*log10(ycomp); %取对数%%%%%%%%%%%%%% 加窗处理 %%%%%%%win = hamming(Ns)';figure(4)plot(win);title('海明窗信号');h_w=h.*win; % 加窗hfft_w=fft(h_w,N); % 加窗的匹配滤波器的频域响应ycomp_w = abs(ifft(y_nfft .*hfft_w)); %脉冲压缩maxval1 = max(ycomp_w);val=ycomp_w ;ycomp_w = eps + ycomp_w ./ maxval; % 利用ycomp的最大值归一化ycomp_w1 = eps + val./ maxval1; % 利用ycomp_w的最大值归一化ycomp_w_db=20*log10(ycomp_w); %取对数ycomp_w1_db=20*log10(ycomp_w1); %取对数%%%%%%%%%%%%%%%%tt =0:Ts:2*TimeWidth-Ts;figure(5)plot (tt,ycomp_db(1:2*Ns),'b')axis([.2*TimeWidth 1.8*TimeWidth -60 0] )xlabel ('t - seconds ');ylabel('幅度db')title('未加窗的脉冲压缩输出')grid onfigure(6)plot (tt,ycomp_w1_db(1:2*Ns),'r')axis([.2*TimeWidth 1.8*TimeWidth -60 0] )xlabel ('t - seconds ');ylabel(' 幅度db')title('加窗的脉冲压缩输出')grid onfigure(7)plot (tt,ycomp_db(1:2*Ns),'b',tt,ycomp_w_db(1:2*Ns),'r') axis([.2*TimeWidth 1.8*TimeWidth -60 0] )xlabel ('t - seconds ');ylabel(' 幅度db')legend('未加窗','加窗');title('脉冲压缩输出对比')grid on延时干扰仿真:BandWidth=1.0e6; %发射信号带宽TimeWidth=200e-6; %发射信号时宽mu=BandWidth/TimeWidth %LFM的调频率Fs=2*BandWidth; %采样频率Ts=1/Fs; %采样周期Ns=fix(Fs*TimeWidth);%计算一个脉冲周期的采样点数;N=1024; %FFT点数t=0:Ts:TimeWidth-Ts;y=exp(j*pi*mu*t.^2); %产生LFM信号,写成复数的形式h=zeros(1,Ns); %匹配系数初始化为0,点数与LFM的点数一致for i=1:Nsh(i)=conj(y(Ns-i+1));end %匹配滤波系数取LFM信号的镜像共轭yfft=fft(y,1024);%对回波LFM信号做FFT变换win = hamming(Ns)'; %产生海明窗h_w=h.*win; %时域加海明窗,匹配系数乘以海明窗函数,完成加权抑制距离旁瓣hfft_w=fft(h_w,1024);%加权后的匹配系数做FFT变换ycomp = abs(ifft(yfft .*hfft_w)); %完成脉冲压缩maxval1 = max(ycomp); %取ycomp的最大值ycomp_w = ycomp ./ maxval1; % 利用ycomp的最大值归一化tt =0:Ts:2*TimeWidth-Ts;subplot(2,1,1);plot (tt,ycomp_w(1:2*Ns),'b')axis([.2*TimeWidth 1.8*TimeWidth 0 1] ) %设定显示图形的尺寸title('时宽=200us无时延的脉冲压缩输出') ;grid on ;td1=20e-6;%时延值为td1t1=t+td1;%有时延的时间变量yd1=exp(j*pi*mu*t1.^2); %产生时延为td1的LFM信号td2=20e-6%时延值为td2t2=t-td2;yd2=exp(j*pi*mu*t2.^2); %产生时延为td2的LFM信号y1=y+yd1+yd2;%叠加有2个时延的回波信号y1fft=fft(y1,1024);hfft_w=fft(h_w,1024);ycomp_w1 = abs(ifft(y1fft .*hfft_w)); %脉冲压缩maxval1 = max(ycomp_w1);ycomp_w2 = ycomp_w1 ./ maxval1; % 利用ycomp_w1的最大值归一化%%%%%%%%%%%%%%%%tt =0:Ts:2*TimeWidth-Ts;subplot(2,1,2);plot (tt,ycomp_w2(1:2*Ns),'r')axis([.1*TimeWidth 2.0*TimeWidth 0 1] ) xlabel ('t - seconds ');title('有td=+20us,-20us时延干扰输出') grid on。

通信系统模拟调制系统仿真一 课题内容 AM FM PM 调制 二 设计要求1.掌握AM FM PM 调制和解调原理。

2.学会Matlab 仿真软件在AM FM PM 调制和解调中的应用。

3.分析波形及频谱1.AM 调制解调系统设计1.振幅调制产生原理所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。

这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。

振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。

在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM ）。

在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。

设正弦载波为)cos()(0ϕω+=t A t c c式中，A 为载波幅度；c ω为载波角频率；0ϕ为载波初始相位(通常假设0ϕ=0).调制信号（基带信号）为)(t m 。

根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为)cos()()(t t Am t s c m ω=设调制信号)(t m 的频谱为)(ωM ，则已调信号)(t s m 的频谱)(ωm S ：)]()([2)(c c m M M AS ωωωωω-++=2.调幅电路方案分析标准调幅波（AM ）产生原理调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。

为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。

载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。

设载波信号的表达式为t c ωcos ，调制信号的表达式为t A t m m m ωcos )(= ，则调幅信号的表达式为t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+=图5.1 标准调幅波示意图 3.信号解调思路从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调(demodulation )，又称为检波(detection )。

线性调频（LFM ）脉冲压缩雷达仿真概述：雷达工作原理雷达是Radar （RAdio Detection And Ranging ）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。

它是通过发射电磁波并接收回波信号，在后端经过信号处理将目标的各种特性分析出来的一个复杂的系统。

其中，雷达回波中的可用信息包括目标斜距,角位置，相对速度以及目标的尺寸形状等。

典型的雷达系统如图1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。

利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。

现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。

雷达的应用越来越广泛。

图1.1：简单脉冲雷达系统框图一． 线性调频（LFM ）脉冲压缩雷达原理雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Waveform ），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。

假设理想点目标与雷达的相对距离为R ，为了探测这个目标，雷达发射信号()s t ,电磁波以光速C 向四周传播，经过时间R 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成：()Rs t C -。

电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()Rs t Cσ⋅-，其中σ为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称RCS ），反映目标对电磁波的散射能力。

再经过时间R 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs t C σ⋅-。

如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图1.2的等效，而且这是一个LTI （线性时不变）系统。

图1.2：雷达等效于LTI 系统等效LTI 系统的冲击响应可写成: 1()()Miii h t t σδτ==-∑ (1.1)M 表示目标的个数，i σ是目标散射特性，i τ是光速在雷达与目标之间往返一次的时间，2ii R cτ=(1.2) 式中，i R 为第i 个目标与雷达的相对距离。

模拟线性调制系统(DSB 含调制和解调）实验目的】1、 了解MATLAB 在通信原理中有哪些应用2、 学会用MATLAB 模拟分析通信原理中的模拟调制，数字调制,增量调制,最佳基带传输等过程，加深对该课程的理解。

3、 初步了解MATLAB 中如何使用SIMULINK 去搭建实现通信系统中的一些简单模块【实验要求】0、对选中的题目,分别用Simulink 和编程序两种方式实现。

1、 写明实验原理2、 课程设计的构思3、 附程序及显示结果，并要求结合理论，进行分析。

4、 心得,总结一、 设计原理在AM 信号中，载波分量并不携带信息,信息完全由边带传送。

AM 调制模型中将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式——抑制载波双边带信号，即双边带信号（DSB ）。

DSB 信号的时域表示式频谱：tt m t s c DSB ωcos )()(=)]()([21)(c c DSB M M S ωωωωω-++=(DSB s t HH时域频域DSB调制时、频域波形二、Simulink建模调制信号:频率5 HZ ，振幅1 ，载波：频率50HZ ，振幅1三、仿真结果图一是输入信号,图二是已调信号加白噪声,图三是相干解调的乘载波后的波形，图四是解调后的波形四、结果分析从仿真结果可以看出，恢复出的调制信号在幅度上减小,波形上较输入信号有一定的变化。

在系统中我添加了均值为0,方差为0.1的高斯白噪声来模拟通信信道，从结果中可以看出该系统基本恢复了原信号.五，程序实现方法构建原理和用simulink一样,不同的是用代码实现simulink的模型；。

1 线性模拟调制1.1模拟调制原理模拟调制是指用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波，而载波是一个确知的周期性波形。

模拟调制可分为线性调制和非线性调制，本文主要研究线性调制。

线性调制的原理模型如图1.1所示。

设c(t)=Acos2t f o π,调制信号为m(t),已调信号为s(t)。

图1.1 线性调制的远离模型调制信号m(t)和载波在乘法器中相乘的结果为：t A t m t s w o cos )()('=，然后通过一个传输函数为H(f)的带通滤波器，得出已调信号为。

从图1.1中可得已调信号的时域和频域表达式为：（1-1）式（1-1）中，M(f)为调制信号m(t)的频谱。

由于调制信号m(t)和乘法器输出信号之间是线性关系，所以成为线性调制。

带通滤波器H(f)可以有不同的设计，从而得到不同的调制种类。

1.2双边带调制DSB 的基本原理在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络，调制信号m(t)中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB ）调制信号，简称双边带（DSB ）信号。

设正弦型载波c(t)=Acos(t) ，式中：A 为载波幅度，为载波角频率。

根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为：(t)=Am(t)cos(t) （1-2）⎪⎩⎪⎨⎧-++==)()]()([21)()(*]cos )([)(f H f f M f f M f s t h t t m t s o o o w m(t)H(t)A os t w o cs(t))('t s其中，m(t)为基带调制信号。

设调制信号m(t)的频谱为M()，则由公式2-2不难得到已调信号(t)的频谱：)]()([2)(c c mM M Asωωωωω-++= （1-3） 由以上表示式可见，在波形上，幅度已调信号随基带信号的规律呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。