基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模仿真

matlab仿真脉冲多卜勒雷达的信号处理目录目录-------------------------------------------------------- 1 第一章绪论-------------------------------------------------- 31.1 雷达起源 ---------------------------------------------- 31.2 雷达的发展历程 --------------------------------------- 4 第二章原理分析----------------------------------------------- 62.1 匹配滤波器原理 --------------------------------------- 62.2 线性调频信号（LFM） ---------------------------------- 82.3 LFM信号的脉冲压缩----------------------------------- 10 第三章多目标线性调频信号的脉冲压缩------------------------- 14 第四章仿真结果分析------------------------------------------ 164.1 时域图分析 ------------------------------------------ 164.2 回波信号频域图分析 ---------------------------------- 174.3 压缩信号图分析 -------------------------------------- 194.4 多目标压缩信号图分析 -------------------------------- 21 第五章问题回答--------------------------------------------- 23 第六章致谢与总结------------------------------------------- 24 附录（Matlab程序）------------------------------------------ 25第一章绪论1.1 雷达起源雷达的出现，是由于二战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。

matlab仿真脉冲多卜勒雷达的信号处理目录目录-------------------------------------------------------- 1 第一章绪论-------------------------------------------------- 31.1 雷达起源 ---------------------------------------------- 31.2 雷达的发展历程 --------------------------------------- 4 第二章原理分析----------------------------------------------- 62.1 匹配滤波器原理 --------------------------------------- 62.2 线性调频信号（LFM） ---------------------------------- 82.3 LFM信号的脉冲压缩----------------------------------- 10 第三章多目标线性调频信号的脉冲压缩------------------------- 14 第四章仿真结果分析------------------------------------------ 164.1 时域图分析 ------------------------------------------ 164.2 回波信号频域图分析 ---------------------------------- 174.3 压缩信号图分析 -------------------------------------- 194.4 多目标压缩信号图分析 -------------------------------- 21 第五章问题回答--------------------------------------------- 23 第六章致谢与总结------------------------------------------- 24 附录（Matlab程序）------------------------------------------ 25第一章绪论1.1 雷达起源雷达的出现，是由于二战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。

摘要现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。

本文以MATLAB为软件平台，充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，对数字调制解调系统进行Simulink设计仿真，并且进行误差分析。

数字化正交数字化正交调制与解调是通信系统中十分重要的一个环节，针对不同的信道环境选择不同的数字化正交数字化正交调制与解调方式可以有效地提高通信系统中的频带利用率，改善接收信号的误码率。

本设计运用Simulink仿真软件对二进制调制解调系统进行模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析以及综合性能分析，重点对BASK，BFSK，BPSK进行性能比较和误差分析。

在实际应用中，视情况选择最佳的调制方式。

本文首先介绍了课题研究的背景，然后介绍系统设计所用的Simulink仿真软件，随后介绍了载波数字调制系统的原理，并根据原理构建仿真模型，进行数字调制系统仿真，最后对设计进行总结，并归纳了Simulink软件使用中需要注意的事项。

本文的主要目的是对Simulink的学习和对数字调制解调理论的掌握和深化，为今后在通信领域继续学习和研究打下坚实的基础。

关键字：排通信系统，Simulink仿真，数字化调制解调，BASK，BFSKABSTRACTTheThe Modern communication systems require communication distance, large communication capacity, good transmission quality, as one of its key technologies modem technology has been an important direction for researchers. In this paper, MATLAB software platform, providing full useof its communications toolbox and signal processing toolbox module, digital modulation and demodulation system Simulink design simulation and error analysis.Modulation and demodulation is a very important part of the communication system, for different channel environment to select different modulation and demodulation system can effectively improve the spectrum efficiency in a communication system, improve the bit error rate of the received signal. This design using Simulink simulation software binary modulation and demodulation system modeling, system design, simulation demo showed that the error analysis and comprehensive performance analysis, focusing on the BASK, BFSK, BPSK performance comparison and error analysis. In practice, as the case may select the best modulation.This paper describes the background of the research, then describes the system design using Simulink simulation software, then introduced the carrier digital modulation system of principles, and build a simulation model based on the principle of digital modulation system simulation, and finally the design summary and induction Simulink software matters that need attention. The main purpose of this paper is to study and Simulink digital modem theory of mastery and deepening for the future to continue learning and research in the field of communication and lay a solid foundation.Key Words: queuing theory, demand management, telecom offices目录第1章引言 11.1 选题背景 11.2 研究目标和意义 1第2章研究的理论基础 82.1 仿真软件matlab简介 82.2 仿真软件simulink简介 92.3 仿真软件matlab简介 10第3章数字频带传输系统 113.1 数字调制系统 113.2 二进制振幅键控 113.3 二进制移频键控 143.4 二进制移相键控 173.5 二进制分相位键控 193.6 二进制数字信号的功率谱密度 223.6.1 ASK信号的功率谱密度 223.6.2 FSK信号的功率谱密度 233.6.3 2PSK与DPSK信号的功率谱密度 24第4章系统的设计与仿真 254.1 ASK信号的数字化正交数字化正交调制与解调 25 4.1.1 2ASK信号调制仿真 254.1.2 2ASK信号解调仿真 284.2 FSK信号的数字化正交数字化正交调制与解调 30 4.2.1 2FSK信号调制仿真 304.2.2 2FSK信号解调仿真 344.3 2PSK信号的数字化正交数字化正交调制与解调 36 4.3.1 2PSK信号调制仿真 364.3.2 2PSK信号解调仿真 39第5章结论 42参考文献 46致谢 48引言1.1 选题背景进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。

雷达系统建模与仿真设计报告雷达系统仿真设计报告设计报告二一、设计题仿真产生两到三种相关雷达杂波，并检验其概率分布和功率谱。

二、设计过程1．选择运用MATLAB 软件实现设计要求。

2．选择以下三种相关雷达杂波。

（1）相关高斯杂波；（2）非相干相关韦布尔杂波；（3）非相干相关对数正态杂波。

3．仿真产生相关高斯杂波（1）实现方法采用时域褶积法，这种方法是从给定杂波的功率谱密度着手，在时域产生相关序列的。

首先，由功率谱)(f S 求出它的采样值)(^f S n ，可以证明，离散随机过程的频谱采样间是相互独立的，于是，便可从线性滤波理论出发，将产生相关高斯随机序列看作是一种离散滤波过程，可得到滤波器的幅频响应的离散值)()(^^f S f H n n =显然，它是个实序列。

如果以)(^f X n 表示输入高斯白噪声的频谱采样值，则滤波器的输出谱可表示为)()()(^^^f H f X f y n n ∙=这样就可用傅里叶反变换表示滤波器的输出))((^f y ifft y n k =。

本设计中给出相关高斯杂波的功率谱密度函数为2exp()(22f ff S σ-=，f σ在编程中指定第3页共26页（2）相关高斯杂波仿真结果（1）参数f σ=100（3）相关高斯杂波仿真结果（2）参数f σ=20第4页共26页从图中可看出独立高斯杂波和相关杂波的区别。

3．仿真产生非相干相关韦布尔杂波（1）实现方法在对非高斯杂波的模拟中，Weibull 分布模型在很宽的条件范围内良好的与实验数据相匹配。

它能很好的描述多种杂波，包括地物杂波、海杂波和云雨杂波等。

而且瑞利分布式Weibull 分布的一个特例。

因此Weibull 分布杂波，特别是具有一定相关性的Weibull 分布杂波的模拟具有重要的意义。

Weibull 分布的概率密度函数为])(exp[)()(1p p q x q x q p x p -=-0≥x 式中，q 是尺度参数，表示分布的的中位数，p 是形状参数，表明分布的偏斜度。

课程设计任务书设计题目Matlab/Simulink系统建模与仿真设计要求1.认真学习并熟练掌握Matlab/Simulink软件的应用及仿真。

2.按照题目1给出的要求建立起Simulink模型，并进行仿真，仿真完成后，可以由MATLAB命令可以得出输出信号波形。

3.按照题目2给出的要求，建立起系统的Simulink仿真模型，并绘制出滤波前后频谱波形。

工作计划2011.6.19查询资料，下载相关软件并正确安装。

2011.6.20-6.25学习相关软件，并按要求进行模型设计，应用相关软件进行仿真。

2011.6.26检查仿真结果并提交完成好的设计报告。

指导老师：教研室主任：电子信息课程设计Matlab/Simulink通信系统建模与仿真一、设计目的：学习Matlab/Simulink的功能及基本用法，对给定系统进行建模与仿真。

二、基本知识：Simulink是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，依托于MATLAB丰富的仿真资源，可应用于任何使用数学方式进行描述的动态系统，其最大优点是易学、易用，只需用鼠标拖动模块框图就能迅速建立起系统的框图模型。

三、设计内容：1、基本练习：（1）启动SIMULINK：先启动MATLAB，在命令窗口中键入：simulink，回车；或点击窗口上的SIMULINK图标按钮。

（2）点击File\new\Model或白纸图标，打开一个创建新模型的窗口。

（3）移动模块到新建的窗口，并按需要排布。

（4）连接模块：将光标指向起始模块的输出口，光标变为“+”，然后拖动鼠标到目标模块的输入口；或者，先单击起始模块，按下Ctrl键再单击目标模块。

（5）在连线中插入模块：只需将模块拖动到连线上。

（6）连线的分支与改变：用鼠标单击要分支的连线，光标变为“+”，然后拖动到目标模块；单击并拖动连线可改变连线的路径。

（7）信号的组合：用Mux模块可将多个标量信号组合成一个失量信号，送到另一模块（如示波器Scope）。

任务书雷达进行PD测速主要是利用了目标回波中携带的多普勒信息，在频域实现目标和杂波的分离，它可以把位于特定距离上、具有特定多普勒频移的目标回波检测出来，而把其他的杂波和干扰滤除。

因此要求雷达必须具备很强的抑制杂波的能力，能在较强的杂波背景中分辨出运动目标的回波。

如今，不管是在军用还是民用上，雷达都在发挥着它很早重要的作用，与早期雷达采用距离微分方法测速相比，基于脉冲多普勒理论的雷达测速技术具有实时性好、精度高等优点。

特别是现代相控阵技术在雷达领域的应用，实现了波束的无惯性扫描和工作方式的快速切换，更便于应用脉冲多普勒技术进行雷达测速。

本篇课程设计目的在于介绍脉冲多普勒雷达测速的原理，并对这种技术进行介绍和仿真。

摘要脉冲多普勒(PD)雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。

现代飞行器性能的改进和导航手段的加强，使其能在低空和超低空飞行，因此防御低空入侵己成重要问题，由此要求机载雷达，包括预警机雷达和机载火控雷达具有下视能力，即要求能在强的地杂波背景中发现微弱的目标信号，所以现代的预警机雷达和机载火控雷达皆采用PD体制。

脉冲多普勒雷达包含了连续波雷达和脉冲雷达两方面的优点，它具有较高的速度分辨能力，从而可以更有效地解决抑制极强的地杂波干扰问题; 此外，脉冲多普勒雷达能够同时敏感地测定距离和速度信息; 能够利用多普勒处理技术实现高分辨率的合成孔径图像; 而且亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。

本文介绍了脉冲多普勒雷达测速的原理，信号处理。

并用matlab 简单的仿真了雷达系统对信号的处理.关键词：脉冲多普勒雷达恒虚警脉冲压缩线性调频AbstactPulse Doppler (PD) radar is famous for it`s outsdanding clutter suppression.Modern aircraft`s function and GPS has been strengthen.now.it makes the aircraft can fly lower andlower.So.nowadays,Defensing.Low altitude invasion has been an important problem.so we require airborne radar. Early warning radar and airborne fire control radar have the ability to look down.That is to say.The radar is be required the ability to find Weak target signal in the strong Groung clutter.So .The modern airborne early warning radar and airborne fire control radar use the PDsystem.Pulse Doppler (PD) radar concludes two adervantages of Continuous wave radar and impulse radar.It has a higher velocity resolution.thus it can effectively .soveing the problem of strong ground clutter.what`s more.Pulse Dppler (PD) radar can Sensitivetext the Distance and speed on the same time.Itcan use Doppler processing technology to realise Synthetic aperture images withhigh resolution.This article sinply introduced principle of pulse Doppler radar andsignal脉冲多普勒雷达测速仿真ing matlab to simulation The signal processing ofradar system.Linear frequency modulation.Keywords :Pulse Doppler (PD) radar.Constant false alarm rate .pulsecompression.目录一．脉冲多普雷达简介. (1)1, 多普勒效应· ····································· (1)二、多普勒测速原理. (2)三、多普勒雷达简介. (4)四、多普勒雷达工作原理. (6)五、PD雷达信号处理仿真. (8)5.1、正交双通道处理· ······································95.2、脉冲压缩· ··································· (10)5.3、线性调频信号的脉冲压缩. (12)5.4、巴克码信号的脉冲压缩. (14)5.5、恒虚警处理· ··········································14 5.5.1 、单元平均恒虚警处理(CA-CFAR)···················· 16 5.5.2 、平均选大恒虚警处理(GO-CFAR) (16)5.6、动目标检测(MTD)模型 (19)六、总结与展望· ··············································· 20 参考文献 (21)二、脉冲多普雷达简介1, 多普勒效应多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收到的信号将发 生变化。

实验一、运用MATLAB/Simulink进行系统仿真实验一、实验目的机电一体化系统建模是进行机电一体化系统分析与设计的基础，通过对系统的简化分析建立描述系统的数学模型，进而研究系统的稳态特性和动态特性，为机电一体化系统的物理实现和后续的系统调试工作提供数据支持，而仿真研究是进行系统分析和设计的有利方法。

本实验目的在于通过实验使同学对机电一体化系统建模方法和仿真方法有初步的了解，初步掌握在MATLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。

（1）掌握机电一体化系统数学建模的基本方法；（2）掌握对机电一体化系统进行数学仿真的基本方法和步骤；（3）在初步掌握在MATLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。

二、实验设备（1）计算机（2）MATLAB/ SIMULINK软件三、实验原理（一）建立数学模型就是（以一定的理论为依据）把系统的行为概括为数学的函数关系，包括以下内容：1）确定模型的结构，建立系统的约束条件，确定系统的实体、属性与活动。

2）测取有关的模型数据。

3）运用适当理论建立系统的数学描述，即数学模型。

4）检验所建立的数学模型的准确性。

机电一体化系统数学模型的建立是否得当，将直接影响以此为依据的仿真分析与设计的准确性、可靠性，因此必须予以充分重视，以采用合理的方式、方法。

（二）机电一体化系统的计算机数字仿真实现：1）根据已建立的数学模型和精度、计算时间等要求，确定所采用的数值计算方法。

2）将原模型按照算法要求通过分解、综合、等效变换等方法转换为适于在数字计算机上运行的公式、方程等。

3）用适当的软件语言将其描述为数字计算机可接受的软件程序，即编程实现。

4）通过在数字计算机上运行，加以校核，使之正确反映系统各变量动态性能，得到可靠的仿真结果。

（三）．凑试法确定PID调节参数凑试法是通过模拟或闭环运行（如果允许的话）观察系统的响应曲线（例如阶跃响应），然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID调节参数。

设计报告一十种随机数的产生一概述.概论论是在已知随机变量的情况下，研究随机变量的统计特性及其参量，而随机变量的仿真正好与此相反，是在已知随机变量的统计特性及其参数的情况下研究如何在计算机上产生服从给定统计特性和参数随机变量。

下面对雷达中常用的模型进行建模：均匀分布高斯分布指数分布广义指数分布瑞利分布广义瑞利分布Swerling分布t分布对数一正态分布韦布尔分布二随机分布模型的产生思想及建立.产生随机数最常用的是在(0,1)区间内均匀分布的随机数，其他分布的随机数可利用均匀分布随机数来产生。

均匀分布1>（0，1）区间的均匀分布：用混合同余法产生 (0,1)之间均匀分布的随机数，伪随机数通常是利用递推公式产生的，所用的混和同余法的递推公式为:1 n x =nx +C （Mod m ）其中，C 是非负整数。

通过适当选取参数C 可以改善随机数的统计性质。

一般取作小于M 的任意奇数正整数，最好使其与模M 互素。

其他参数的选择(1)的选取与计算机的字长有关。

(2) x(1)一般取为奇数。

用Matlab 来实现，编程语言用Matlab 语言，可以用 hist 函数画出产生随机数的直方图（即统计理论概率分布的一个样本的概率密度函数），直观地看出产生随机数的有效程度。

其产生程序如下：c=3;lamade=4*200+1; x(1)=11; M=2^36; for i=2:1:10000;x(i)=mod(lamade*x(i-1)+c,M); end; x=x./M; hist(x,10); mean(x) var(x)运行结果如下：均值 = 方差 =2> （a,b ）区间的均匀分布：利用已产生的（0，1）均匀分布随机数的基础上采用变换法直接产生（a,b ）均匀分布的随机数。

其概率密度函数如下：⎪⎩⎪⎨⎧-=01)(ab x p b x a x b x a ≥≤≤≤, 其产生程序如下：c=3;lamade=4*201+1; a=6;b=10; x(1)=11;M=2^36; for i=2:1:10000;x(i)=mod(lamade*x(i-1)+c,M); end; x=x./M;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% i=2:1:10000; y(i)=(b-a)*x(i)+a; n=5::11;hist(y,n),axis([a-1 b+1 0 max(hist(y,n))+20]); mean(y) var(y)上面程序中取 a = 6,b = 10 .即（6，10）区间上的均匀分布。

基于Simulink的脉冲发生器仿真及脉宽调整梁红卫【摘要】根据脉冲发生器电路原理图,使用Simulink软件包构建了脉冲发生器电路模型,并分析了电容反向充电回路的时间常数对脉冲宽度的影响.仿真结果验证了时间常数越小则脉冲宽度越窄,时间常数越大则脉冲宽度越宽.【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2018(036)004【总页数】2页(P87-88)【关键词】脉冲发生器;时间常数;SIMULINK;脉宽调整【作者】梁红卫【作者单位】广州市机电技师学院,广东广州 510435【正文语种】中文【中图分类】TM935.41 引言脉冲波形在电力负荷控制终端的检测、电路测试与维修以及雷达和通信等领域有着广泛的应用[1-2]。

因此,有关脉冲发生器的设计及其脉冲宽度调整电路分析在电子电工课程中具有十分重要的地位。

实际教学中,通过使用示波器直接测量脉冲发生器电路板各个测量点的电压波形,使学生掌握各个器件的特性和脉冲波形的产生过程。

尽管基于实际电路板的测量方法简单,但是电路设计的灵活性欠缺、实验成本高、效率低。

采用计算机仿真是解决这一问题的有效办法。

基于Simulink/Simscape的电路仿真,不仅可以通过物理仿真模块搭建控制灵活的仿真系统[3-4],而且可激发学生对问题本质的探究,具有教学成本低、学习效率高等一系列优势。

本文提出一种基于Simulink/Simscape平台的脉冲波形发生器,并对脉冲宽度进行调整。

根据Simscape工具箱中提供物理模型模块,结合各模块的连接关系,构建脉冲波形发生器电路,以直观形象的方式演示脉冲波形受电容和电阻变化的影响情况。

2 脉冲波形发生器电路及其Simulink模型2.1 仿真建模一种常见的脉冲波形发生器电路图如图1所示。

根据脉冲波形发生器的电路(见图1),采用Simulink软件包中的Simscape工具箱将其建模如图2所示。

图1 脉冲波形发生器电路图及电压波形测量节点图2 基于Simulink的脉冲波形发生器电路模型2.2 模块选择仿真模型中选用交流电压源(AC voltage source)模块1个,直流电压源(DC voltage source)模块2个、三级管(PNP Bipolar Thyristor)模块7个,二极管(Diode)模块4个,电容(Capacitor)模块3个,电阻(Resistor)模块14个,电压测量(Voltage sensor)模块3个,示波器(Scope)模块1个,物理信号Simulink转换(PS-Simulink Converter)模块3个。