基于simulink的三角波线性调频定距信号处理仿真(3)
1.4 论文工作以及各个章节主要内容
本论文主要是研究基于Simulink仿真下的三角波调频定距系统，主要以三角波调频多普勒信号处理技术，对三角波调频多普勒定距系统中的差频信号进行分析推导的基础上，对其进行定距设计、仿真、分析并给出系统总方案。本论文总共分为三章，各章节的主要内容如下： 第一章介绍选题的科学背景和现实意义，调频测距系统的发展和应用的仿真平台概况。 第二章介绍研究所要应用的调频定距系统的基本原理，并运用时域分析法详细推导三角波信号的调频多普勒公式以及三角波信号的差频定距公式，最后结合实际的定距系统的特点和一些额外因素，给出各个部分的参数选择原则。第三章将就之前推导的三角波调频定距原理给出详细的差频信号分析，并通过分析结果给出系统仿真设计方案。并根据此方案在Matlab/Simulink平台上进行仿真，并分别仿真出静态定距与动态定距系统，并就结果进行分析。
2 调频定距系统和调频多普勒定距系统原理
2.1 概述
通过发射按频率信号频率按照调制信号规律变化的等幅连续波无线信号的定距系统叫做调频无线电定距系统。该调频系统发射信号的频率是时间的函数，在无线电信号从系统发射到遇目标后返回这段传播时间内，发射信号已经发生了变化，于是导致回波信号频率与接收的回波信号时的发射信号频率不同。两者之间差值的大小和系统到目标间的距离有关，测定其频率差，便可得到系统到目标的距离。这种定距方法称为调频定距。它在连续波雷达和无线电调频高度表等领域内得到广泛应用。而根据对差频信号频谱分析可知，在目标和系统之间存在相对运动时，差频信号的频谱发生了变化，调频多普勒定距系统和调频定距系统的根本不同之处就是要设法取出差频信号中的多普勒信号，利用多普勒信号中所含有的距离信息或速度信息达到测距测速的目的。
2.2 调频定距系统原理
下图为调频定距系统的原理框图，其中主要包括天线，振荡器，调制器，混频器，信号放大器，滤波器，信号处理部分以及执行级等部分。
图2.2.1调频测距系统的原理框图
调制波一般有正弦波、三角波、锯齿波等，其通过振荡器之后产生等幅度的调频连续波，并由发射天线向外发射出去。当发射信号遇到目标后，将通过回波信号返回给接收天线，在这一个发射和接受过程中将存在一个时间延迟，使得两部分信号频率不同，存在频率偏差，如果可以测量出这个频率差，就可以确定时间的延迟，从而可以确定相应的距离。一般来说，调频定距系统对于给定的目标距离范围，随着目标的接近，距离的变化是不会产生突变的，并会随着距离越来越接近而信号强度越来越大，由此可以将预测目标在适当距离时的幅度设为启动电压，当输出达到这一电压门限时启动执行级，从而执行后续处理任务。
三角波线性调频定距系统，其发射信号、目标回波和差频信号的时频曲线如图2.2.2所示。
图2.2.2中， 表示发射信号频率， 表示接收信号频率(其中实线表示静止目标回波频率，虚线表示运动目标回波频率)， 表示载波频率， 表示调制最大频偏， 表示调制信号周期， 表示差频频率( 和 表示存在多卜勒频移情况下的差频频率)， 表示电磁波自引信到目标的往返时间，其中R为引信到目标的距离。
假设线性调频波为理想三角波，忽略目标表面及传播媒介对发射、接收信号的影响，认为回波信号是发射信号经时间 的延迟，则由图2.2.2可得，发射信号的瞬时频率表达式为:
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