基于simulink的三角波线性调频定距信号处理仿真(8)
图3.2.13为动态目标时仿真结果n=1~6次谐波幅度随距离R的变化波形图。
图3.2.12 动态目标时仿真模块全图
图3.2.13 动态目标时仿真结果n=1~6次谐波幅度随距离R的变化波形
图3.2.13中可以看出，各次谐波幅度随距离变化类似于正弦函数形式。二次谐波幅度在3m附近时达到最大，四次谐波在6m附近达到最大等等，因此实际引信可以单独利用差频某次谐波幅度和距离的关系来定距，而不是利用差频的频率，且以选择偶次谐波为最佳。因为三角波调制，根据调制信号的对称特性，其调制信号自身的偶次谐波不存在，这样还可以避开寄生调幅的影响。但不能直接从差频中获得谐波的幅度，因为在高速运动时，各次谐波还受到多普勒信号的幅度调制，所以为了精确定距必须除去多普勒信号的影响。
3.2.3静态目标三角波差频定距系统仿真以及分析
当目标为静止时的原理框图如3.2.14所示，其模块主要包含调制三角波模块、连续时间VCO模块、延时变换Variable Time Delay模块、距离延时Ramp模块、混频模块、模拟低通滤波模块，采样模块以及工作区数据存储模块。 下图是将Ramp模块调整从10m变化到1m时，最终得到的谐波经过傅里叶变换的频谱图。其中频偏选择为 =50MHz，调制信号 =100KHz，载频 =6.0GHz,低通截止频率1MHz，采样率10MHz，仿真运行时间仅需要使调制信号拥有足够的采样周期即可，所以可以取t=0.001s，即100个周期。
图3.2.14静态目标时仿真模块全图
图3.2.15 1~10m和12m与15m时的静态目标谐波频谱（经过傅里叶变换后的图形）
由图3.2.15可以看出，差频信号在每个距离上，都是由各次谐波分量组成的，而且各次谐波分量的幅度随着距离的变化而变化。因此通过直接测量差频的频率来测距有可能产生很大的误差，满足不了定距的要求。但从图3.2.15中还可以发现，对应有些距离，比如3m，6m，9m差频只有一个谐波的幅度不为零。这是因为在3m时，除n=2以外的所有偶次谐波都处在零点，而且由于奇次谐波和偶次谐波的乘积项不同，cos(2 f0) (cos2 f0 =1)为偶次谐波的乘项，sin(2 f0) (sin2 f0＝0)为奇次谐波的乘项，所以在3m时，只有偶次谐波，而奇次谐波为零。最终得到如图3.2.15所示的3m时只有n=2次谐波谱，且所有的能量都集中到了n=2谐波上，所以n=2的谐波幅度比其他距离谐波明显要大。更进一步说，距离每移动 /8，各次谐波系数的乘积项就都移动了/2。如果只观察差频信号的一个谐波，随距离变化，它的幅度也发生变化。
3.2.4 动态目标三角波差频定距系统仿真与分析
图3.2.16是Matlab/Simulink搭建的三角波线性调频定距系统运动目标仿真模型，该模型主要包括：调制三角波Triangle模块，连续时间VCO模块，延时变换Variable Time Delay模块，变距离Distance模块，混频Mixer模块，带通滤波模块1和模块2，第二本振模块1和模块2，第二混频模块1和模块2，低通滤波模块1和模块2，采样保持模块1和模块2，以及工作区数据存储模块1和模块2。
运动目标和静止目标仿真的主要区别有两点：1) 回波的延迟时间是变化的，即距离是变化的，带有速度信息，用于产生多普勒信号。2) 差频信号的处理方式不同，这里采用谐波分析法，分析差频信号某次谐波幅度随距离的变化关系。
图3.2.16 谐波比较式调频多普勒定距Simulink仿真模块图
仿真后数据存储于变量DATA1，DATA2中，DATA1为400kHz通道的带多普勒信号的包络，DATA2为200kHz通道的带多普勒信号的包络。对数据DATA1，DATA2作图就可以得带多普勒的包络图。对数据DATA1，DATA2做频谱分析可以得到多普勒信息。
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