非线性调频信号设计

摘要

非线性调频信号在现代天气雷达系统中有了广泛的应用，对非线性调频信号进行脉冲压缩能够得到大的时间、带宽乘积，从而提高测量精度和距离分辨力。本文以分析线性调频信号的性能指标为基础，围绕这些性能指标对脉冲压缩的影响进行分析，包括了旁瓣抑制、多普勒影响和信噪比损失。同时，在详尽的分析了以相位逗留原理为基础的窗函数法和S频率曲线法等非线性调频信号设计方法的基础上，分别采用组合窗函数和逼近S频率曲线设计出两种非线性调频信号，并对所设计的信号进行了必要地性能分析，而该非线性调频信号已用于实际气象雷达工作中。本研究分为三个部分： 第一部分概括了解雷达信号基本理论，阐述了线性调频信号与非线性调频信号的特点，进行了线性调频信号的性能分析。 第二部分描述了组合窗函数和逼近S曲线两种方法设计非线性调频信号的原理，提出了一种逼近S频率曲线的假想数学模型。 第三部分设计了试验验证平台，并给出两种设计方法进行信号设计的步骤，根据具体要求设计了非线性调频信号，并对所设计的信号进行了性能分析。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外发展现状

1.2.1天气雷达的分类

1.2.2天气雷达目标特性与信号要求

1.2.3线性与非线性调频信号的发展与现状

1.3本文主要工作

第二章 雷达检测的基本理论

2.1雷达信号的检测与估计

2.1.1匹配滤波器理论

2.1.2距离测量与速度测量

2.1.3模糊函数

2.2线性调频信号的表达式与脉冲压缩处理

2.2.1线性调频信号

2.2.2脉冲压缩处理

2.2.3线性调频信号压缩比

2.3非线性调频信号的表达式与脉冲压缩处理

2.3.1非线性调频信号表达式

2.3.2脉冲压缩处理

第三章 线性调频信号的性能分析与加权处理

3.1线性调频信号的性能分析

3.1.1多普勒频率对信号检测的影响

3.1.2脉冲压缩结果的主副瓣比对信号检测的影响

3.1.3线性调频信号的模糊函数

3.2线性调频信号的加权处理

第四章 非线性调频信号的设计与分析

4.1相位逗留原理

4.2非线性调频信号的设计

4.3设计方法的优化改进

4.3.1 S频率曲线图的研究

4.3.2基于窗函数的线性调频信号设计改进

4.3.3基于S频率曲线的非线性调频信号设计

第五章 试验验证平台的设计及仿真分析

5.1试验验证平台的设计

5.1.1试验验证平台硬件

5.1.2试验验证平台软件及软件工作过程

5.2信号设计步骤及仿真结果

5.2.1窗函数组合法

5.2.2 S曲线设计法

5.3设计方法的总结

5.3.1窗函数组合法

5.3.2 S曲线设计法

5.4非线性调频信号的性能评估

5.3.1信号模糊函数

5.3.2多普勒对信号脉冲压缩副瓣的影响

5.4结论

第六章 结束语

致谢

参考文献

研究成果

附录