基于MATLAB的数字滤波器设计及其在OFDM雷达中的应用(附程序代码)

基于MATLAB的数字滤波器设计及其在OFDM雷达中的应用(附程序代码)(含选题审批表,任务书,开题报告,幻灯片ppt,毕业论文16000字,程序代码)
摘的要：本文以数字滤波器的设计与应用为背景，研究了基于MATLAB的IIR滤波器和FIR滤波器的设计，提出了基于滤波器的OFDM雷达回波信号解调方法，并分析了方法的性能。
第一章绪论阐述了研究的背景及意义，介绍了MATLAB编程工具及数字滤波器的基本知识，分析了利用MATLAB设计滤波器的优势，并介绍了论文的主要工作与结构安排。
第二章分别研究了基于MATLAB的IIR滤波器与FIR滤波器的设计与实现，阐述了设计原理与步骤，并用实例进行详细说明。最后比较了两种滤波器的优缺点，指出了它们适合的应用领域。
第三章首先介绍了OFDM雷达这种新体制雷达，建立了OFDM雷达回波模型。提出了基于带通滤波器能实现OFDM雷达信号解调的方法，仿真实验证明了方法的有效性。针对OFDM雷达信号的特点提出了正交解调方法，并分析了其性能。
第四章对全文进行了总结。
关键词：MATLAB；IIR滤波器；FIR滤波器；OFDM雷达；解调

Digital Filter and its Design for OFDM Radar Application Based on Matlab
ABSTRACT：Based on the design and application of the digital filters as the research background, this dissertation addresses the design of IIR filter and FIR filter using MATLAB. Methods for demodulation of OFDM radar echoes based on filters are proposed. The performances of the methods are analyzed.
In chapter 1, the background and the significance of the dissertation is presented. It introduces basic information of MATLAB and digital filter, and analyzes the advantages of design filter based on MATLAB. The main content of this dissertation is also presented.
In chapter 2, the design and realization for IIR and FIR filters based on MATLAB are researched. The design principle and steps are introduced, and several examples are taken to illuminate them. At last, the advantages and disadvantages of IIR and FIR filters are compared. The applications for them are pointed out.
In chapter 3, the new OFDM radar is introduced and the echo model of OFDM radar is established. A method for demodulation of OFDM radar signals based on band pass filter is proposed, and the simulations are carried out to prove the validity of the method. Aiming at the characteristic of OFDM radar signals, a method based on orthogonal demodulation is proposed, and its performance is analyzed.
Chapter 4 summarizes the dissertation.
KEY WORDS: MATLAB, IIR filter, FIR filter, OFDM radar, demodulation

OFDM雷达简介
正交频分复用[8](OFDM，Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)技术由于易实现频谱资源控制和无线环境下的高速传输首先应用于通信领域。Jankiraman等人[9, 10]于1998年将OFDM引入到雷达系统中，他们设计了PANDORA雷达，信号由几个窄带的LFM通道组成，各通道的输出信号在接收机中合成来获得高分辨特性。近年来，OFDM系统以其良好的抗干扰能力、高效的频谱利用率、灵活的设计、易于数字化处理等优点吸引了雷达界的关注。它同时发射多个相互正交的子载频，每个子载频上采用频率调制或者相位编码调制方式获得大的时宽带宽积。OFDM雷达波形设计灵活，单脉冲就能实现宽带合成，使其具备高距离分辨能力；通过滤波处理可获得多普勒分辨能力，与传统的雷达相比，还具有高脉冲压缩比、强抗干扰能力和环境适应能力等优点。它的缺点是发射波形的包络峰均比（PMEPR）较高，邻道干扰带来能量损失等。从现有文献来看，国外有美国、德国、法国、以色列、荷兰、印度、伊朗等多个国家的大学或研究机构开展了 OFDM雷达相关技术的研究。相比之下，国内在OFDM雷达的研究上仍处于起步阶段，相关文献发表很少。
得益于OFDM信号优良特性，OFDM新体制雷达系统在许多方面具备其它信号体制雷达不能具备的技术优势：
（1）低截获和抗干扰。OFDM多载频相位编码信号继承了相位编码信号的低截获特点，在电子对抗中不易被敌方截获。较易实现自适应频谱能量分配和频谱管理，通过频率捷变，能有效应对窄带干扰，在复杂的战场电磁环境中有较强的适应能力。
（2）数字化雷达系统。OFDM多载频相位编码信号可由DFT模块产生，并且采样回波可以利用DFT运算解调，因此，与通信系统的数字化相似，除射频外，OFDM新体制雷达系统的波形生成模块以及信号处理模块均可实现完全数字化。
（3）雷达通信一体化系统及雷达组网。OFDM多载频相位编码信号最早在通信系统中应用，这就意味着在OFDM新体制雷达系统上加装通信模块，共用雷达硬件设备，可实现多个雷达系统间的通信功能，并易于实现多部雷达组网。
（4）多功能感知雷达。OFDM多载频相位编码信号能同时实现距离高分辨和多普勒处理，这一特性使OFDM雷达采用一种信号体制实现目标检测、测速、成像等多种功能成为可能。由于OFDM信号参数设计灵活，并且发射控制简便，因此，易于实现自适应的“反馈”功能，为感知雷达的实现提供了良好的前提条件。
美国的迈阿密大学研制了超宽带SAR，并使其成为通信雷达一体化系统[13]，图1-2为其假想的应用场景，为多个无人机组成的侦察雷达网络，对复杂地形的目标进行探测与识别。图1-3为他们在实验室研制的OFDM超宽带SAR试验系统。

论文的主要工作与结构安排
本文主要研究了基于MATLAB的数字滤波器的设计与实现，包括IIR滤波器和FIR滤波器，分析了它们的性能，并研究了其在OFDM雷达中的应用。论文的结构如所示，具体内容如下：
第一章阐述了研究的背景及意义，介绍了MATLAB编程工具及数字滤波器的基本知识，分析了利用MATLAB设计滤波器的优势，并介绍了论文的主要工作与结构安排。
第二章分别研究了基于MATLAB的IIR滤波器与FIR滤波器的设计与实现，阐述了设计原理与步骤，并用实例进行详细说明。最后比较了两种滤波器的优缺点，指出了它们适合的应用领域。
第三章首先介绍了OFDM雷达这种新体制雷达，建立了OFDM雷达回波模型。提出了基于带通滤波器能实现OFDM雷达信号解调的方法，仿真实验证明了方法的有效性。针对OFDM雷达信号的特点提出了正交解调方法，并分析了其性能。
第四章对全文进行了总结。

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目    录
摘  要    1
关键词    1
1  前言    3
1.1  研究背景及意义    3
1.2  研究现状    3
1.2.1  MATLAB简介    3
1.2.2  数字滤波器    4
1.2.3  基于MATLAB的数字滤波器设计与实现    6
1.2.4  OFDM雷达简介    7
1.3  论文的主要工作与结构安排    9
2  基于MATLAB的数字滤波器的设计与实现    11
2.1  引言    11
2.2  基于MATLAB的IIR滤波器的设计与实现    11
2.2.1  设计原理与步骤    11
2.2.2  设计实例    13
2.3  基于MATLAB的FIR滤波器的设计与实现    18
2.3.1  设计原理与步骤    18
2.3.2  设计实例    20
2.4  两种滤波器的比较    31
2.5  本章小结    32
3  数字滤波器在OFDM雷达中的应用    33
3.1  引言    33
3.2  OFDM雷达回波模型    33
3.3  基于数字滤波器的OFDM雷达信号解调    35
3.3.1  基于带通滤波器的OFDM雷达信号解调    35
3.3.2  仿真实验    35
3.4  OFDM雷达信号的正交解调    39
3.4.1  正交解调方法    39
3.4.2  性能分析    40
3.5  本章小结    43
4  结束语    43
4.1  本文的主要工作    43
4.2  下一步研究工作    44
参考文献    45
致   谢    47