水下信号处理大作业

水下信号处理**作业。

假定接收基阵的阵元数目为16，阵元间距为25mm；目标位于5°方位、速度vkn（v的取值范围-30~30，步长5kn）、距离rkm（r的取值范围0.5~5，步长500m），发射信号为中心频率f=fkhz（f的取值范围），带宽为wkhz(w的取值范围0~2khz，步长500hz)的正调频lfm信号，时宽=50ms。设计5个预形成波束形成器（主轴分别为°）在每个波束形成器之后采用相关算法进行信号检测及参数估计器，试确定信号的采样方式及采样频率，并**不同信噪比（-10db~10db，步长5db）条件下的检测及参量估计性能。

主要完成的工作：

此次**主要完成了3个内容：产生lfm信号并进行正交解调，做了一个波束形成器，信号处理。

产生lfm信号并进行正交解调部分，产生了实lfm信号，通过正交解调、低通滤波、降采样后得到lfm信号的包络，比较了复信号的包络和这个包络，基本一致。

做了一个波束形成器部分，完成了一个简单的时域波束形成器。

信号处理部分，产生lfm信号，选取了5个副本信号，根据所设参量进行参量的估计，用相关算法完成了副本与回波信号的相关输出。

1、产生lfm信号并进行正交解调。

lfm信号形式为。

**如下：图1-1图1-2

图1-3图1-4图1-5

1）参数设置：

信号带宽b=500hz

信号持续时间t=50ms

中心频率f0=20khz

（2）**分析：

**第一步是产生实lfm信号，画出其时域频域波形图；然后对实信号进行正交解调，让其通过fir低通滤波器；最后得到解调后需要的信号。

图1-1是lfm信号的实部时域波形图，图1-2是对应的频谱图，图1-3是一个fir低通滤波器的幅频和相频响应图，图1-4是通过正交解调后得到的lfm信号时域波形图和原lfm包络时域波形图，图1-5是通过正交解调后得到的lfm信号幅频特性图。

从图1-1可以看出：lfm实部时域波形图很密，这是因为信号频段较高的原因；从图1-2可以看出：其频谱出现了负频，这是因为使用了实信号；图1-3是一个128阶的fir低通滤波器幅频和相频响应，采用fir滤波器是因为它具有很好的线性相位特性；从图1-4可以看出：

通过正交解调得到的lfm时域波形和原始包络基本一致；从图1-5可以看出：正交解调后的lfm频谱搬移到了0频处。

2、波束形成。

**如下：图2-1

3、信号处理。

**如下：图3-1图3-2

图3-3图3-4

图3-5图3-6

图3-7图3-8

图3-9图3-10

图3-11图3-12

图3-13图3-14

图3-15图3-16

1）参数设置：

信号带宽b=500hz

信号持续时间t=50ms

中心频率f0=20khz

目标距离r=1.5km

目标运动速度vt=5m/s

信噪比snr1=0db

信噪比snr2=-10db

2）**分析：

真第一步是产生lfm信号，并画出时域和频域波形图；第二步是根据lfm的多普勒容限确定副本个数，此次**采用5个副本，并分别画出5个副本的时域和频域波形图；第三步是产生回波信号，分别产生了信噪比是0db和-10db、目标运动速度是5m/s、目标距离是1.5km的回波信号，并分别画出其时域和频域波形图；第四步分别对发射信号、副本和回波正交解调，降采样，并分别画出其时域和频域波形图；第五步是用相关算法进行参量的估计，并分别画出5个副本与回波信号的相关输出。

图-2分别是lfm时域和频域波形图-7分别是五个副本信号对应的时域频域波形图-9分别是0分贝和-10分贝信噪比下回波信号的时域频域波形图；3-10是发射信号正交解调后的时域频域波形图-12分别是五个副本正交解调后对应的时域和频域波形图-14分别是0分贝和-10分贝信噪比下回波信号正交解调后的时域频域波形图-16分别是在0分贝和-10分贝信噪比情况下回波信号与五个副本的相关输出。

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