雷达通信《现代雷达系统分析与设计》大作业【含Matlab源码 285期】.zip

% 某末制导雷达系统设计 % 参数定义 clc;clear all;close all; FFTsize=4096;%FFT点数 d=0.65;%天线间隔0.65m C=3e8;%光速 lamda=0.03;%波长 TimeWidth=160e-6;%脉冲宽度 BandWidth=1e6;%调频带宽 K=BandWidth/TimeWidth;%调频斜率 D=0.25;%天线孔径 Ae=0.25*pi*D^2;%天线有效面积 G=4*pi*Ae/lamda^2;%天线增益 RCS=1500;%目标RCS k=1.38e-23;%玻尔兹曼常数 T=290;%标准噪声温度 F=3;%噪声系数(dB) L=4;%系统损耗(dB) Lp=5;%信号处理损失(dB) N_CI=64;%相干脉冲积累数 Pt_CI=30;%64脉冲相干积累时发射功率 Ru=80000;%不模糊探测距离（m） theta_3dB=6;%天线波束宽度(角度) PRT=800e-6;%搜索状态脉冲重复周期 Fs=2e6;%采样频率 Ts=1/Fs;%采样周期 Va=600;%导弹速度 Vs=20;%目标航速 alpha=30;%目标航向与弹轴方向夹角(角度) beta=1;%目标偏离弹轴方向夹角(角度) Rs=20000;%第七题中目标距离 nTr=fix(PRT*Fs);%每个脉冲重复周期采样点 nTe=fix(TimeWidth*Fs);%匹配滤波点数 nTe=nTe+mod(nTe,2); P_fa=10e-6;%虚警概率 % (1)模糊函数和-4dB等高线图 eps=1e-10;%防止奇异点出现 tau=-TimeWidth:TimeWidth/1600:TimeWidth-TimeWidth/1600; fd=-BandWidth:BandWidth/1000:BandWidth-BandWidth/1000; [X,Y]=meshgrid(tau,fd); temp1=1-abs(X)./TimeWidth; temp2=pi*TimeWidth*(K*X+Y).*temp1+eps; ambg=abs(temp1.*sin(temp2)./temp2);%模糊函数模值 figure;mesh(tau*1e6,fd*1e-6,ambg);%模糊函数图 xlabel('\tau/us');ylabel('fd/MHz');title('模糊函数图');grid on; [m1,m2]=find(ambg==max(max(ambg)));%找到原点 figure;plot(tau*1e6,20*log10(abs(ambg(m1,:))));%画出距离模糊函数图 xlabel('\tau/us');ylabel('|X(\tau,0)|');title('|X(\tau,0)|距离模糊图');grid on;axis([-100,100,-60,0]); figure;plot((fd)*1e-6,20*log10(abs(ambg(:,m2))));%画出速度模糊函数图 xlabel('fd/MHz');ylabel('|X(0,fd)|');title('|X(0,fd)|速度模糊图');grid on;axis([-1,1,-60,0]); figure;contour(tau*1e6,fd*1e-6,ambg,'bl');%画出模糊函数的等高线图 xlabel('\tau/us');ylabel('fd/MHz');title('模糊函数的等高线图');axis([-150,150,-1,1]); figure;contour(tau*1e6,fd*1e-6,ambg,[10^(-4/20),10^(-4/20)],'bl');%画出-4dB等高线图 xlabel('\tau/us');ylabel('fd/MHz');title('模糊函数的-4dB切割等高线图局部放大');axis([-2,2,-0.01,0.01]); [I2,J2]=find(abs(20*log10(ambg)-(-3))<0.1);%计算-3dB时宽带宽 tau_3db=abs(tau(J2(end))-tau(J2(1)))*1e6 B_3db=abs(fd(I2(end))-fd(I2(1)))*1e-6 % （2）（3）略 % （4）相干积累提升SNR N_pulse=theta_3dB/60/PRT R_max=100000;%测试最大距离100km R_CI=linspace(0+R_max/400,R_max,400); SNR_1=10*log10(Pt_CI*TimeWidth*G^2*RCS*lamda^2)-10*log10((4*pi)^3*k*T.*(R_CI).^4)-F-L-Lp; SNR_N=SNR_1+10*log10(N_CI); figure;plot(R_CI*1e-3,SNR_1,'b-.',R_CI*1e-3,SNR_N,'r-');title('相干积累前后信噪比-距离关系曲线'); xlabel('R/km');ylabel('SNR/dB');legend('相干积累前','相干积累后');grid on;axis([30,100,-10,40]); %%% （5）脉压 t=(-nTe/2:(nTe/2-1))/nTe*TimeWidth; f=(-256:255)/512*(2*BandWidth); Slfm=exp(1j*pi*K*t.*t);%线性调频信号 % figure;plot(t*1e6,real(Slfm),'r-',t*1e6,imag(Slfm),'b-.');title('线性调频信号'); Ht=conj(fliplr(Slfm));%时域匹配滤波函数 Hf=fftshift(fft(Ht,512)); figure;plot(t*1e6,real(Ht),'r-',t*1e6,imag(Ht),'b-.');title('线性调频信号匹配滤波函数h(t)'); xlabel('时延/us');ylabel('幅度');legend('实部','虚部');grid on; figure;plot(f*1e-6,abs(Hf));title('线性调频信号匹配滤波器H(f)'); xlabel('频率/MHz');ylabel('幅度');grid on; Echo=zeros(1,fix(PRT*Fs));DelayNumber=fix(2*Ru/C*Fs);%目标距离80km Echo(1,(DelayNumber+1):(DelayNumber+length(Slfm)))=Slfm;%产生回波信号 % figure;plot((0:1/Fs:PRT-1/Fs)*C/2*1e6,real(Echo),'r-',(0:1/Fs:PRT-1/Fs)*C/2*1e6,imag(Echo),'b-.'); % title('回波信号');xlabel('距离/Km');ylabel('幅度');legend('实部','虚部');grid on; Echo_fft=fft(Echo,2048);%要在频域脉压 Echo_s=repmat(Echo_fft,2,1).';%因为fft按列计算，因此数据按列放置 Ht_s=repmat(Ht,2,1).';%因为fft按列计算，因此数据按列放置 window=[ones(nTe,1),taylorwin(nTe,5,-35)];%窗函数，泰勒窗-35dB Hf_s=fft(Ht_s.*window,2048);%脉压和加窗的频域 Echo_temp=ifft(Echo_s.*Hf_s);%脉压后未去暂态点 Echo_pc=Echo_temp(nTe:nTe+fix(PRT*Fs)-1,:);%去掉暂态点 % figure;plot((0:fix(PRT*Fs)-1)*C/2/Fs*1e-3,20*log10(abs(Echo_pc(:,:))));%按列画出 % xlabel('距离/Km');ylabel('幅度/dB');grid on;title('回波信号脉压结果');legend('不加窗','加三角窗' ,'加汉明窗'); PC_max=max(20*log10(abs(Echo_pc)));%找出不同窗时的最大值 PC_lose=PC_max-PC_max(1)%显示出加窗后的最大值损失 Slfm_pc=20*log10(abs(Echo_pc((DelayNumber-nTe/2+1):(DelayNumber+nTe/2),:)));%线性调频信号的脉压结果 figure;plot(Slfm_pc(:,1)-PC_max(1));hold on;%归一化后结果 plot(Slfm_pc(:,2)-PC_max(1),'r');hold on;%归一化后结果 xlabel('时延/us');ylabel('幅度/dB');grid on;title('回波信号归一化脉压结果');legend('不加窗','加泰勒窗'); axis([0,320,-60,0]); % （6）搜索状态仿真 V=Vs*cos((alpha+beta)/180*pi)%目标与导弹相对速度 Signal_ad=2^8*(Echo/max(abs(Echo)));%信号经过ad后 t_N=0:1/Fs:N_CI*PRT-1/Fs; Signal_N=repmat(Signal_ad,1,N_CI);%64个周期回波(无噪声) Signal_N=Signal_N.*exp(1j*2*pi*(2*V/lamda)*t_N);%引入多普勒频移 Noise_N=1/sqrt(2)*(normrnd(0,2^10,1,N_CI*nTr)+1j*normrnd(0,2^10,1,N_CI*nTr));% 噪声信号 Echo_N=Signal_N+Noise_N;%加噪声后的回波信号 Echo_N=reshape(Echo_N,nTr,N_CI); figure;plot(abs(Echo_N));title('原始信号');%回波基带信号图像 xlabel('时域采样点');ylabel('幅度(模值)');grid on; Echo_N_fft=fft(Echo_N,2048);%回波信号FFT Hf_N=fft(Ht,2048);%频域脉压系数 Hf_N=repmat(Hf_N.',1,N_CI);%脉压系数矩阵 Echo_N_temp=ifft(Echo_N_fft.*Hf_N);%频域脉压，未去暂态点 Echo_N_pc=Echo_N_temp(nTe:nTe+nTr-1,:);%去掉暂态点 figure;plot((0:nTr-1)/Fs*C/2*1e-3,20*log10(abs(Echo_N_pc.')));title('回波信号脉压结果'); xlabel('距离单元/Km');ylabel('幅度/dB');grid on; Echo_N_mtd=fftshift(fft(Echo_N_pc.'),1);%64脉冲相干积累和MTD figure;mesh((0:nTr-1)/Fs*C/2*1e-3,(-32:31)/PRT/64,abs(Echo_N_mtd)); xlabel('距离/Km');ylabel('多谱勒频率/Hz');zlabel('幅度');grid on;title('64脉冲相干积累结果');set(gcf,'color',[1,1,1]) figure;contour((0:nTr-1)/Fs*C/2*1e-3,(-32:31)/PRT/64,abs(Echo_N_mtd),'bl');%画出相干积累的等高线图 xlabel('距离/Km');ylabel('多谱勒频率/Hz');zlabel('幅度');grid on;title('64脉冲相干积累等高线图'); [index_i index_j]=find(abs(Echo_N_mtd)==max(max(abs(Echo_N_mtd))));%找最大值多普勒单元对应的重复周期进行CFAR处理 V_fd=2*V/lamda %多普勒素的对应的多普勒频率 mtd_fd=(index_i-1)/PRT/64% 相参积累对应的多普勒频率 SNR_echo=20*log10(2^8/2^10)%原始回波基带信号信噪比 SNR_pc=SNR_echo+10*log10(BandWidth*TimeWidth)%脉压后信噪比 SNR_ci=SNR_pc+10*log10(64)%64脉冲相干积累后信噪比 %恒虚警 N_mean=8;N_baohu=4;K0_CFAR=(1/P_fa)^(1/N_mean)-1%计算系数K CFAR_data=abs(Echo_N_mtd(index_i,:));%信号 K_CFAR=K0_CFAR./N_mean.*[ones(1,N_mean/2) zeros(1,N_baohu+1) ones(1,N_mean/2)];%恒虚警系数向量 CFAR_noise=conv(CFAR_data,K_CFAR);%恒虚警处理 CFAR_noise=CFAR_noise(length(K_CFAR):length(CFAR_data));%去暂态点 figure;plot(((N_mean+N_baohu)/2:nTr-(N_mean+N_baohu)/2-1)/Fs*C/2*1e-3,20*log10(CFAR_noise),'r-.');%恒虚警电平 hold on;plot((0:nTr-1)/Fs*C/2*1e-3,20*log10(CFAR_data),'b-');%信号 xlabel('距离/Km');ylabel('幅度');grid on;title('恒虚警处理');legend('恒虚警电平','信号电平');hold off % (7)单脉冲测角 theta=(-theta_3dB:theta_3dB/1200:theta_3dB-theta_3dB/1200)*pi/180;%波束宽度范围内 Ftheta1=exp(-2.778*((theta-theta_3dB/2*pi/180).^2)/(theta_3dB*pi/180).^2);%波束1方向图函数 Ftheta2=exp(-2.778*((theta+theta_3dB/2*pi/180).^2)/(theta_3dB*pi/180).^2);%波束2方向图函数 Fsum=Ftheta1+Ftheta2;%和波束 Fdif=Ftheta1-Ftheta2;%差波束 Ferr=real(Fsum.*conj(Fdif))./(Fsum.*conj(Fsum));%归一化误差信号 figure;plot(theta*180/pi,Ftheta1,'r-.',theta*180/pi,Ftheta2,'b-.'); hold on;plot(theta*180/pi,Fsum,'r',theta*180/pi,Fdif,'b'); xlabel('角度/度');ylabel('幅度');grid on;title('和差波束');hold on; plot(theta*180/pi,Ferr,'k');legend('波束1','波束2','和波束','差波束','误差信号'); K_theta=polyfit(theta(1100:1300)*180/pi,Ferr(1100:1300),1); fprintf('误差信号斜率为 %5.4f\n',1/K_theta(1)); % 计算偏离电轴中心0.5°，1°时的归一化误差信号 theta_pianli=[0.5 1]; Ferr_pinli=theta_pianli*K_theta(1); fprintf('0.5°，1°的误差信号为 %5.4f,%5.4f \n',Ferr_pinli); % Monto Carlo分析 SNR_MC=5:30;N_MC=100;%Monto Carlo次数 Ftheta1_MC=exp(-2.778*((0-theta_3dB/2*pi/180).^2)/(theta_3dB*pi/1