如何推广网站话术,外贸企业网站推广公司,专业网站建设定制,重庆网站到首页排名文章目录 前言一、雷达基础导论二、Matlab 仿真1、SNR 相对检测距离的仿真①、Matlab 源码②、仿真1#xff09;、不同 RCS#xff0c;SNR 相对检测距离仿真2#xff09;、不同雷达峰值功率#xff0c;SNR 相对检测距离仿真 2、脉冲宽度相对所要求的 SNR 仿真①、Matlab 源… 文章目录 前言一、雷达基础导论二、Matlab 仿真1、SNR 相对检测距离的仿真①、Matlab 源码②、仿真1、不同 RCSSNR 相对检测距离仿真2、不同雷达峰值功率SNR 相对检测距离仿真 2、脉冲宽度相对所要求的 SNR 仿真①、Matlab 源码②、仿真 3、功率孔径积相对于距离仿真 及 平均功率相对于孔径大小仿真①、Matlab 源码②、仿真1、不同 RCS功率孔径积相对于距离仿真2、不同 RCS平均功率相对于孔径大小仿真 4、SNR 增益相对积累脉冲数仿真①、Matlab 源码②、仿真 三、资源自取 前言
本文对雷达基础导论的内容以思维导图的形式呈现有关仿真部分进行了讲解实现。 一、雷达基础导论
思维导图如下图所示如有需求请到文章末尾端自取。
二、Matlab 仿真
1、SNR 相对检测距离的仿真
雷达方程 ( S N R ) o P t G 2 λ 2 σ ( 4 π ) 3 k T e B F L R 4 (SNR)_o\frac{P_tG^2 \lambda^2\sigma }{(4\pi)^3kT_eBFLR^4} (SNR)o(4π)3kTeBFLR4PtG2λ2σ
下面在三种不同数值的 RCS雷达截面积和三种不同数值的雷达峰值功率的情况下对 SNR信噪比 相对检测距离的情况进行 Matlab 仿真
①、Matlab 源码
radar_eq.m
function [snr] radar_eq(pt, freq, g, sigma, te, b, nf, loss, range)
% This program implements Eq. (1.56)
c 3.0e8; % speed of light
lambda c / freq; % wavelength
p_peak 10*log10(pt); % convert peak power to dB
lambda_sqdb 10*log10(lambda^2); % compute wavelength square in dB
sigmadb 10*log10(sigma); % convert sigma to dB
four_pi_cub 10*log10((4.0 * pi)^3); % (4pi)^3 in dB
k_db 10*log10(1.38e-23); % Boltzmans constant in dB
te_db 10*log10(te); % noise temp. in dB
b_db 10*log10(b); % bandwidth in dB
range_pwr4_db 10*log10((range).^4); % vector of target range^4 in dB
% Implement Equation (1.56)
num p_peak g g lambda_sqdb sigmadb;
den four_pi_cub k_db te_db b_db nf loss range_pwr4_db;
snr num - den;
return相关参数说明
符号描述单位状态pt峰值功率W输入freq雷达中心频率Hz输入g天线增益dB输入sigma目标截面积 m 2 m^2 m2输入te有效噪声温度K输入b带宽Hz输入nf噪声系数dB输入loss雷达损失dB输入range目标距离单位或矢量m输入snrSNR(单值或矢量根据输入距离)dB输出
函数 “radar.m” 的设计使它对于输入“距离”可以接受单个数值或包含很多距离值的矢量
fig1_12.m
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pt 1.5e6; % peak power in Watts
freq 5.6e9; % radar operating frequency in Hz
g 45.0; % antenna gain in dB
sigma 0.1; % radar cross section in m squared
te 290.0; % effective noise temperature in Kelvins
b 5.0e6; % radar operating bandwidth in Hz
nf 3.0; %noise figure in dB
loss 6.0; % radar losses in dB
range linspace(25e3,165e3,1000); % range to target from 25 Km 165 Km, 1000 points
snr1 radar_eq(pt, freq, g, sigma, te, b, nf, loss, range);
snr2 radar_eq(pt, freq, g, sigma/10, te, b, nf, loss, range);
snr3 radar_eq(pt, freq, g, sigma*10, te, b, nf, loss, range);
% plot SNR versus range
figure(1)
rangekm range ./ 1000;
plot(rangekm,snr3,k,rangekm,snr1,k -.,rangekm,snr2,k:)
grid
legend(\sigma 0 dBsm,\sigma -10dBsm,\sigma -20 dBsm)
xlabel (Detection range - Km);
ylabel (SNR - dB);
snr1 radar_eq(pt, freq, g, sigma, te, b, nf, loss, range);
snr2 radar_eq(pt*.4, freq, g, sigma, te, b, nf, loss, range);
snr3 radar_eq(pt*1.8, freq, g, sigma, te, b, nf, loss, range);
figure (2)
plot(rangekm,snr3,k,rangekm,snr1,k -.,rangekm,snr2,k:)
grid
legend(Pt 2.16 MW,Pt 1.5 MW,Pt 0.6 MW)
xlabel (Detection range - Km);
ylabel (SNR - dB);②、仿真
仿真参数默认如下 峰值功率 P t 1.5 P_t1.5 Pt1.5 MW工作频率 f 0 5.6 f_05.6 f05.6 GHz天线增益 G 45 G45 G45 dB有效温度 T e 290 T_e290 Te290 K雷达损失 L 6 L6 L6 dB噪声系数 F 3 F3 F3 dB雷达带宽 B 5 B5 B5 MHz雷达最小和最大检测距离是 R m i n 25 R_{min}25 Rmin25 km 和 R m a x 165 R_{max}165 Rmax165 km假定目标截面积 σ 0.1 \sigma0.1 σ0.1 m 2 m^2 m2
1、不同 RCSSNR 相对检测距离仿真 对三种不同数值的 RCSSNR 相对检测距离的曲线 注分贝平方米dBsm用雷达散射截面的对数值的十倍来表示符号是σ dBsm单位是分贝平方米dBsm即σ dBsm10lgσ。例如RCS 值 0.1 平方米对应的是 10 分贝平方米即 10dBsm。
结论从图中可以看到 RCS雷达截面积越大雷达信噪比越大且随着距离的增加雷达信噪比逐渐减小
2、不同雷达峰值功率SNR 相对检测距离仿真 对三种不同数值的雷达峰值功率SNR 相对检测距离的曲线 结论从图中可以看到雷达峰值功率越大雷达信噪比越大且随着距离的增加雷达信噪比逐渐减小
2、脉冲宽度相对所要求的 SNR 仿真
雷达检测门限 ( S N R ) o m a x P t G 2 λ 2 σ ( 4 π ) 3 k T e B F L R m a x 4 (SNR)_{o_{max}}\frac{P_tG^2\lambda^2\sigma}{(4\pi)^3kT_eBFLR^4_{max}} (SNR)omax(4π)3kTeBFLRmax4PtG2λ2σ
可以推出脉冲宽度 τ ( 4 π ) 3 k T e F L R 4 S N R P t G 2 λ 2 σ \tau\frac{(4\pi)^3kT_eFLR^4SNR}{P_tG^2\lambda^2\sigma} τPtG2λ2σ(4π)3kTeFLR4SNR
下面在三种不同的检测距离数值的情况下对脉冲宽度相对所要求 SNR信噪比的情况进行 Matlab 仿真
①、Matlab 源码
fig1_13.m
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pt 1.e6; % peak power in Watts
freq 5.6e9; % radar operating frequency in Hz
g 40.0; % antenna gain in dB
sigma 0.1; % radar cross section in m squared
te 300.0; % effective noise temperature in Kelvins
nf 5.0; %noise figure in dB
loss 6.0; % radar losses in dB
range [75e3,100e3,150e3]; % three range values
snr_db linspace(5,20,200); % SNR values from 5 dB to 20 dB 200 points
snr 10.^(0.1.*snr_db); % convert snr into base 10
gain 10^(0.1*g); %convert antenna gain into base 10
loss 10^(0.1*loss); % convert losses into base 10
F 10^(0.1*nf); % convert noise figure into base 10
lambda 3.e8 / freq; % compute wavelength
% Implement Eq.(1.57)
den pt * gain * gain * sigma * lambda^2;
num1 (4*pi)^3 * 1.38e-23 * te * F * loss * range(1)^4 .* snr;
num2 (4*pi)^3 * 1.38e-23 * te * F * loss * range(2)^4 .* snr;
num3 (4*pi)^3 * 1.38e-23 * te * F * loss * range(3)^4 .* snr;
tau1 num1 ./ den ;
tau2 num2 ./ den;
tau3 num3 ./ den;
% plot tau versus snr
figure(1)
semilogy(snr_db,1e6*tau1,k,snr_db,1e6*tau2,k -.,snr_db,1e6*tau3,k:)
grid
legend(R 75 Km,R 100 Km,R 150 Km)
xlabel (Minimum required SNR - dB);
ylabel (\tau (pulse width) in \mu sec);②、仿真
仿真参数参考上面代码
以下为不同检测距离脉冲宽度相对所要求的 SNR 仿真
对三种不同的检测距离数值脉冲宽度相对所要求的 SNR 曲线 结论从图中可以看到随着雷达 SNR 的增加脉冲宽度逐渐增大对应于同一雷达 SNR距离越远所需要的脉冲宽度越宽
3、功率孔径积相对于距离仿真 及 平均功率相对于孔径大小仿真
搜索雷达方程 S N R P a v A σ 4 π k T e F L R 4 T s c Ω SNR\frac{P_{av}A\sigma}{4\pi kT_eFLR^4}\frac{T_{sc}}{\Omega} SNR4πkTeFLR4PavAσΩTsc
功率孔径积 P a v A P_{av}A PavA
①、Matlab 源码
power_aperture.m
function PAP power_aperture(snr,tsc,sigma,range,te,nf,loss,az_angle,el_angle)
% This program implements Eq. (1.67)
Tsc 10*log10(tsc); % convert Tsc into dB
Sigma 10*log10(sigma); % convert sigma to dB
four_pi 10*log10(4.0 * pi); % (4pi) in dB
k_db 10*log10(1.38e-23); % Boltzmans constant in dB
Te 10*log10(te); % noise temp. in dB
range_pwr4_db 10*log10(range.^4); % target range^4 in dB
omega (az_angle/57.296) * (el_angle / 57.296); % compute search volume in steraradians
Omega 10*log10(omega); % search volume in dB
% implement Eq. (1.67)
PAP snr four_pi k_db Te nf loss range_pwr4_db Omega ...- Sigma - Tsc;
return相关参数说明
符号描述单位状态snr灵敏度snrdB输入tsc扫描时间s输入sigma目标截面积 m 2 m^2 m2输入range目标距离单位或矢量m输入te有效噪声温度K输入nf噪声系数dB输入loss雷达损失dB输入az_angle搜索区域的方位角范围 ∘ ^\circ ∘输入el_angle搜索区域的俯仰角范围 ∘ ^\circ ∘输入PAP功率孔径积dB输出
fig1_16.m
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tsc 2.5; % Scan time i s2.5 seconds
sigma 0.1; % radar cross section in m sqaured
te 900.0; % effective noise temperature in Kelvins
snr 15; % desired SNR in dB
nf 6.0; %noise figure in dB
loss 7.0; % radar losses in dB
az_angle 2; % search volume azimuth extent in degrees
el_angle 2; %serach volume elevation extent in degrees
range linspace(20e3,250e3,1000); % range to target from 20 Km 250 Km, 1000 points
pap1 power_aperture(snr,tsc,sigma/10,range,te,nf,loss,az_angle,el_angle);
pap2 power_aperture(snr,tsc,sigma,range,te,nf,loss,az_angle,el_angle);
pap3 power_aperture(snr,tsc,sigma*10,range,te,nf,loss,az_angle,el_angle);
% plot power aperture prodcut versus range
% figure 1.16a
figure(1)
rangekm range ./ 1000;
plot(rangekm,pap1,k,rangekm,pap2,k -.,rangekm,pap3,k:)
grid
legend(\sigma -20 dBsm,\sigma -10dBsm,\sigma 0 dBsm)
xlabel (Detection range in Km);
ylabel (Power aperture product in dB);
% generate Figure 1.16b
lambda 0.03; % wavelength in meters
G 45; % antenna gain in dB
ae linspace(1,25,1000);% aperture size 1 to 25 meter squared, 1000 points
Ae 10*log10(ae);
range 250e3; % rnage of interset is 250 Km
pap1 power_aperture(snr,tsc,sigma/10,range,te,nf,loss,az_angle,el_angle);
pap2 power_aperture(snr,tsc,sigma,range,te,nf,loss,az_angle,el_angle);
pap3 power_aperture(snr,tsc,sigma*10,range,te,nf,loss,az_angle,el_angle);
Pav1 pap1 - Ae;
Pav2 pap2 - Ae;
Pav3 pap3 - Ae;
figure(2)
plot(ae,Pav1,k,ae,Pav2,k -.,ae,Pav3,k:)
grid
xlabel(Aperture size in square meters)
ylabel(Pav in dB)
legend(\sigma -20 dBsm,\sigma -10dBsm,\sigma 0 dBsm)②、仿真
仿真参数默认如下 σ \sigma σ T s c T_{sc} Tsc θ e θ a \theta_e\theta_a θeθaRT_e n f ∗ l o s s nf*loss nf∗loss s n r snr snr 0.1 m 2 0.1m^2 0.1m2 2.5 s 2.5s 2.5s 2 ∘ 2^\circ 2∘ 252 k m 252km 252km 900 K 900K 900K 13 d B 13dB 13dB 15 d B 15dB 15dB
1、不同 RCS功率孔径积相对于距离仿真 对三种不同的 RCS功率孔径积相对于检测距离曲线 结论从图中可以看到随着检测距离的增加功率孔径积增大雷达 RCS 越大功率孔径积也越小
2、不同 RCS平均功率相对于孔径大小仿真 对三种不同的 RCS雷达平均功率相对于孔径大小曲线 结论从图中可以看到随着雷达孔径大小的增加雷达平均功率呈现下降趋势雷达 RCS 越大雷达孔径越小
4、SNR 增益相对积累脉冲数仿真
相干积累 ( S N R ) C I n p ( S N R ) 1 (SNR)_{CI}n_p(SNR)_1 (SNR)CInp(SNR)1非相干积累 ( S N R ) 1 ( S N R ) N C I 2 n p ( S N R N C I 2 ) 4 N P 2 ( S N R ) ( N C I ) n p (SNR)_1\frac{(SNR)_{NCI}}{2n_p}\sqrt{\frac{(SNR_{NCI}^2)}{4N_P^2}\frac{(SNR)_(NCI)}{n_p}} (SNR)12np(SNR)NCI4NP2(SNRNCI2)np(SNR)(NCI) ( S N R ) N C I n p ( S N R ) 1 L N C I (SNR)_{NCI}\frac{n_p(SNR)_1}{L_{NCI}} (SNR)NCILNCInp(SNR)1
注 ( S N R ) 1 (SNR)_1 (SNR)1 是产生给定检测概率所要求的单个脉冲的SNR
①、Matlab 源码
pulse_integration.m
function [snrout] pulse_integration(pt, freq, g, sigma, te, b, nf, loss, range,np,ci_nci)snr1 radar_eq(pt, freq, g, sigma, te, b, nf, loss, range) % single pulse SNRsnr10
if (ci_nci 1) % coherent integrationsnrout snr1 10*log10(np);
else % non-coherent integrationif (ci_nci 2)snr_nci 10.^(snr1./10);val1 (snr_nci.^2) ./ (4.*np.*np);val2 snr_nci ./ np;val3 snr_nci ./ (2.*np);SNR_1 val3 sqrt(val1 val2); % Equation 1.87 of textLNCI (1SNR_1) ./ SNR_1; % Equation 1.85 of textsnrout snr1 10*log10(np) - 10*log10(LNCI);end
end
return相关参数说明
符号描述单位状态pt峰值功率W输入freq雷达中心频率Hz输入g天线增益dB输入sigma目标截面积 m 2 m^2 m2输入te有效噪声温度K输入b带宽Hz输入nf噪声系数dB输入loss雷达损失dB输入range目标距离单位或矢量m输入np积累脉冲数无输入ci_nci1是CI2是NCI无输入snrSNR(单值或矢量根据输入距离)dB输出
fig1_21.m
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np linspace(1,10000,1000);
snrci pulse_integration(4,94.e9,47,20,290,20e6,7,10,5.01e3,np,1);
snrnci pulse_integration(4,94.e9,47,20,290,20e6,7,10,5.01e3,np,2);
semilogx(np,snrci,k,np,snrnci,k:)
legend(Coherent integration,Non-coherent integration)
grid
xlabel (Number of integrated pulses);
ylabel (SNR - dB);②、仿真
仿真参数见上面源码
一般情况下 SNR 改善相对脉冲积累数
当使用积累时的 SNR 改善 结论从图中可以看到随着积累脉冲数的增加雷达信噪比逐渐增大且当积累脉冲数相等时相干积累信噪比大于非相干积累信噪比
三、资源自取
雷达基础导论.pdf 我的qq2442391036欢迎交流
