脉冲多普勒雷达设计附matlab代码

该文介绍了基于Matlab的雷达通信仿真,针对F22飞机在400Km距离上的探测问题,考虑了信号信噪比、系统损耗和目标雷达散射截面积等因素。通过代码实现信号产生、加噪、脉冲压缩及一维CFAR检测,探讨了如何在满足条件下区分间隔10m的两架飞机。

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⛄ 内容介绍

要求雷达能在迎头飞行400Km距离上能够探测到F22(F22飞机迎头雷达散射截面积约0.1平米),并区分间隔10m以上的两架飞机。(假设探测条件为目标信号信噪比大于13dB,系统损耗3dB,接收机噪声系数3dB)。

⛄ 部分代码

%% 参数

clc;clear all;close all;

Pt = 300e3;    %发射功率的峰值功率500KW

c = 3e8;

fc = 1.5e9;      % 波段为L波段

lamda = c/fc;   %波长

Bn = 20e6;    % 噪声,信号带宽 15MHz

Tp = 10e-6;   % 脉冲宽度s

kr = Bn/Tp;  % 调频率

R = 400e3;   % 目标距离

PRF = 5e3;  % Hz

PRT = 1/PRF;

fs = 1.2*Bn; % 采样频率

pulse_num = floor(fs * Tp);

ts = 1/fs;   % 采样时间间隔

Fn = 3;       % 噪声系数

KT = 1.38e-23*(290);  % 噪声

sigma = 0.1;   % 雷达截面积

eff = 0.7;     % 天线效率

loss = 3;    % 信号损耗  dB

SNRmin = 13;  % 最小信噪比 dB

Ae = 64;       %接收面积

G = 4*pi*Ae/power(lamda,2);      %天线增益

%% 加入系统损耗,进行相干积累时的最远距离仿真

N = 1000;    

Rmax = 400e3;

pt = (Rmax)^4*((4*pi)^3*KT*Bn*power(10,Fn/10)*power(10,loss/10)*power(10,SNRmin/10))/(eff*G^2*lamda^2*sigma);

SNRmin = SNRmin-10*log10(N);

ptn = (Rmax)^4*((4*pi)^3*KT*Bn*power(10,Fn/10)*power(10,loss/10)*power(10,SNRmin/10))/(eff*G^2*lamda^2*sigma);

R_max = (Pt*eff*G^2*lamda^2*sigma/((4*pi)^3*KT*Bn*power(10,Fn/10)*power(10,loss/10)*power(10,SNRmin/10))).^(1/4);  %加入系统损耗后的最远距离

v=100/3.6;

fd = 2*v/lamda;

%% 信号产生、加噪、脉冲压缩

SNR = 13;

delay = 2*R/c;

t_axis = (delay-pulse_num*ts) : ts : (delay+2*pulse_num*ts); % 时间轴

t_start = t_axis(1);

Nr = length(t_axis); 

r_axis = t_axis*c/2;

figure

s = rectpuls(t_axis-Tp/2-delay,Tp).*exp(1j*2*pi*fc*(-delay)).*exp(1j*pi*kr*(t_axis-Tp/2-delay).^2);

plot(real(s));

receive = awgn(s,SNR);

figure

plot(t_axis,real(s));

s_ref =  rectpuls(t_axis-Tp/2-t_start,Tp).*exp(1j*pi*kr*(t_axis-Tp/2-t_start).^2); %

s_out = ifft(fft(receive).*conj(fft(s_ref)));

figure

plot(t_axis,abs(s_out));

%% 一维CFAR检测

s_power = abs(s_out).^2;

s_power_db = 10*log10(s_power); % 信号功率

num_ref = 18; % 参考单元

num_protect = 2; % 保护单元

Pfa = 1e-6;   %恒虚警率

alpha = num_ref*(Pfa^(-1/num_ref)-1);   %系数

window = [ones(1,num_ref/2),zeros(1,num_protect+1),ones(1,num_ref/2)]; % 滑窗

threshold = conv(s_power,window,'same')/num_ref*alpha; % 利用卷积计算门限值

threshold_db = 10*log10(threshold);  

figure

plot(r_axis,threshold_db);

hold on;

plot(r_axis,s_power_db,'r');

legend('检测门限','信号功率');

%% 

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 刘丙亚. 脉冲多普勒雷达解模糊算法设计与实现[D]. 西安电子科技大学.

[2] 崔素芬. 脉冲多普勒雷达信号处理软件设计与实现[D]. 西安电子科技大学, 2015.

[3] 李斌, 王磊, 张少华. 脉冲多普勒雷达Matlab建模与仿真[J]. 光电技术应用, 2020, 35(4):9.

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