第六讲（第二章波形设计）声纳技术.pptVIP

常用主动声呐信号特性 CW信号的时间函数、频谱函数及模糊函数 LFM信号的时间函数、频谱函数及模糊函数 CW信号和LFM信号的比较 作业 课后4、5、6 * * * * * 本讲重点内容 一、单频矩形脉冲（CW） 1）时间函数 一、单频矩形脉冲（CW） 2）频谱函数 时间函数进行傅立叶变换 作业 当 时 当 时 最大值 左右零点 信号带宽B： 定义为频谱峰值左右第一零点间距的一半 那么CW信号带宽B？ 一、单频矩形脉冲（CW） 2）频谱函数 带宽边缘处频谱幅度为 所有零点位置为： 其中 为不为0的整数。 一、单频矩形脉冲（CW） 3）模糊函数 -3分贝时， ① 的截面 一、单频矩形脉冲（CW） 3）模糊函数 -3分贝时 ② 的截面 一、单频矩形脉冲（CW） 3）模糊函数 从表可以看出，CW脉冲的时延及频移分辨力不可兼得。脉冲宽度增大时，频移分辨力将改善，但时延分辨力变差；反之，当采用较短的脉冲工作时，时延分辨力提高，但频移分辨力下降。 一、单频矩形脉冲（CW） 例 声纳发射频率4kHz、宽度为0.5秒的CW脉冲，目的是探测多普勒速度直到±20节的目标；则脉冲的距离与多普勒分辨宽度是多少？需要多少个参考信号（滤波器或是FFT窄带分析单元）？ 解：1）固有频率分辨率为 脉冲多普勒分辨率（模糊）宽度为0.7节 所以要覆盖 ±20 节需要40/0.7=57个参考信号 2)固有时延分辨率为 所以固有距离分辨率为 二、线性调频信号（LFM） 1）时间函数 瞬时频率为 Up-Chirp Down-Chirp 二、线性调频信号（LFM） 为信号频率变化率，或称为调频斜率： F为信号的调频宽度。 F: 信号的调频宽度 B: 信号的带宽 二、线性调频信号（LFM） 2）频谱函数 线性调频信号的频谱计算较为复杂，可以利用菲涅耳积分获得数值解。 BT=13 BT=52 BT=130 二、线性调频信号（LFM） 2）频谱函数 复杂信号：把BT1的信号，也称为可压缩信号，如LFM 简单信号：把BT≈1的信号，也称为不可压缩信号，如CW 二、线性调频信号（LFM） 2）频谱函数 由于信号频率由 变到 ，故可推知频谱宽度大致为F ，即信号带宽B≈F。 又由于是线性调频规律，各个频率分量在脉冲宽度内所占的时间相同，为 T/F，各个频率分量的幅度均为A，故各分量的能量为A2T/F，因此其幅度谱为 二、线性调频信号（LFM） 3）模糊函数 -3分贝时， ① 的截面 二、线性调频信号（LFM） 3）模糊函数 -3分贝时， ② 的截面 二、线性调频信号（LFM） 3）模糊函数 -3分贝时， ③ 的截面 由于 二、线性调频信号（LFM） 3）模糊函数 二、线性调频信号（LFM） 4）CW脉冲与LFM脉冲的比较 CW LFM ①对于相同的多普勒频移分辨力，LFM脉冲的时延分辨力高于CW脉冲。这是因为脉冲宽度一定时，LFM脉冲信号可以单独调节B来改变时延分辨力。 二、线性调频信号（LFM） 4）CW脉冲与LFM脉冲的比较 CW LFM ②对于相同的时延分辨力，LFM脉冲的频率分辨力高于CW脉冲。这是因为LFM脉冲信号可以在B保持恒定时单调节T来改变频率分辨力。 二、线性调频信号（LFM） 4）CW脉冲与LFM脉冲的比较 CW LFM ③LFM脉冲信号的距离分辨力比长CW脉冲好，但不如短CW脉冲；其速度分辨力比短CW脉冲好、但不如长CW脉冲。 二、线性调频信号（LFM） 4）CW脉冲与LFM脉冲的比较 ④LFM脉冲信号的多普勒容限大。用于检测时，一个或少量的滤波器便可覆盖整个多普勒频移范围，而采用CW脉冲信号，则可能需要多个滤波器。多普勒容限是指一个滤波器所能覆盖的多普勒频移范围。 二、线性调频信号（LFM） 4）CW脉冲与LFM脉冲的比较 ⑤CW脉冲信号的距离和速度测量精度不可兼得，而LFM脉冲信号的B与T可以单独调整。 但当距离和速度均未知时，采用LFM脉冲信号测量会带来附加的误差，这是由时延 与频移 之间的耦合造成的。 二、线性调频信号（LFM） 4）CW脉冲与LFM脉冲的比较 ⑥在混响背景中检测信号能力的比较。 在模糊度图中，混响干扰表现为围绕 的一个干扰带 二、线性调频信号（LF