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        基于FPGA的设计,提高了引信信号处理电路的探测能力,使引信的电路正真朝着具备智能化方向发展,从而大大提高了引信的作战效率。
    1.3  本文主要内容
        本设计重点研究引信信号处理电路的软件实现方法,具体内容分为以下几点:
        首先,本文对引信信号处理的方法及现状进行了叙述,并选择了线性调频连续波体制进行信号处理电路设计;
        其次,通过对LFMCW信号的分析,确定了速度与距离信息和回波差频之间的关系,为引信信号处理奠定了基础;
        再次,通过对FFT算法的论述,验证了FFT提取信息的有效性;
        最后,采用matlab工具,实现了速度与距离信息的提取。
    2  LFMCW信号分析
    2.1  LFMCW回波信号分析
    单周期的对称三角线性调频信号,以上扫频为例,其发射信号 可以表示为:
                                 (2.1)
        在式(2.1),A表示发射信号的振幅, 表示发射信号的随机初相, 是发射载频,μ为调频斜率, ,B为发射信号的有效带宽,时宽带宽积 ,本设计中,毫米波LFMCW信号的 。
        设有一距离为R,径向速度为v(设远离目标为正)的点目标,产生的多普勒频率为 。回波信号相对于发射信号延时为 ,可知:
                                               (2.2)
    式中, 为 时刻的目标斜距。则目标的回波 表示为:
             (2.3)
    其中,常量 为衰减系数, 为回波引起的附加相移。
    将发射信号 和回波信号 进行混频,可得差频信号 :
             (2.4)
    再将 代入到上式,整理后可得:
                 (2.5)
    其中, , , 。
        从式(2.5)可以看出,差频信号 也是一个线性调频信号,由于 ,中心频率为 (这表明差频信号存在距离和速度耦合)是由两部分组成的,一部分是由于目标距离所产生的频率差 ,一部分是由于目标运动所产生的多普勒频率 。
    调频斜率 为:
                                              (2.6)
    因为 ,所以 ,调频带宽 ,时宽带宽积 。可知差频信号 也是一个线性调频信号,且其时宽带宽积很小。
        前面分析的是单周期的线性调频信号,下面分析多周期时,以上扫频为例,第 周期的发射信号在有效扫频时间内,可表示为:
                   (2.7)
    其中, 为有效时宽, 为信号重复周期。
    距离为 ,径向速度为 的点目标的回波 表示为:
                  (2.8)
    混频后,得到第 周期的差拍信号为:
               (2.9)
    因 ,令 ,代入上式可得:
           (2.10)
    可知,在第 周期内的差频信号也是线性调频信号,其中心频率为:
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