常规、LFM、相位编码、频率编码等雷达调制信号代码（MATLAB）

介绍

有关傅里叶变化介绍的优秀博文：点这里真的超级有惊喜
雷达信号调制种类：

常规脉冲信号

参考博文：
博文1
博文2

优秀博文：主要参考
matlab代码：
加高斯白噪声：awgn(x,SNR)

clc
clear all
close all
fs = 300;%采样率
T = 1/fs;
N = 600;
t = (0:N-1)*T; % 时间序列A_danpin = 10;
f_danpin = 80;
y_danpin = A_danpin*cos(2*pi*f_danpin*t)
%y_danpin_noise = y_danpin + randn(size(t));     %添加噪声
y_danpin_noise = awgn(y_danpin ,2);%添加高斯白噪声
figure(1);
subplot(2,1,1)
%plot(t,y_danpin_noise)
plot(t,y_danpin_noise);
xlabel('t/s')
ylabel('幅度 / V')n = 2^nextpow2(N);%采样点数，采样点数越大，分辨的频率越精确，N>=L，超出的部分信号补为0
Y = fft(y_danpin_noise,n)/n*2;%除以N乘以2才是真实幅值，N越大，幅值精度越高
f = fs/n*(0:1:n-1); %频率
P = abs(Y);%幅值
subplot(2,1,2)
plot(f(1:n/2),P(1:n/2));%函数fft返回值的数据结构具有对称性,因此我们只取前一半
xlabel('频率(Hz)')
ylabel('幅值 ')
title('幅值频谱')
grid on;

LFM

优秀博文：点这里有惊喜
主要参考：点这里有惊喜

clc
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T = 1;%采样时间
f = 1e5;%采样率
t = 0:1/f:(T-1/f); % 采样点
n = length(t); % 采样点数
% 线性调频信号 s(t)=a(t)cos[2πf0 t+πkt^2]，a(t)是包络，f0是调频频率
A_lfm = 10;
f_lfm = 1000;
k_lfm = 800000;
y_lfm = A_lfm*cos(2*pi*f_lfm*t+pi*k_lfm*t.^2);
figure(3)
plot(t(1:500),y_lfm(1:500));
xlabel('t/s');
title('线性调频信号波形');
axis([0 0.005 -A_lfm A_lfm]);

注：要使得时域图扩大范围，只需要改变采样点数，比如 t (1:500)【采500个点】可以改成t（1:1000）【采1000个点】。

LFM频谱：

clc
clear all
close all
B = 2e8;
T = 1e-6;%采样时间
fs = 4*B;%采样率
K = B/T;
N =  round( T / (1/fs) );%采样点数
t = linspace( -T/2 , T/2 , N);%选取采样点% 线性调频信号 s(t)=a(t)cos[2πf0 t+πkt^2]，a(t)是包络，f0是调频频率
A_lfm = 10;
f_lfm = 1000;
%y_lfm = A_lfm*cos(2*pi*f_lfm*t+pi*K*t.^2);
y_lfm = A_lfm*exp(1j*(2*pi*f_lfm*t+pi*K*t.^2));
y_lfm_noise = awgn(y_lfm ,2);%添加高斯白噪声
figure(2)
subplot(3,1,1)
plot(1e6*t,real(y_lfm_noise));
xlabel('t/us');
title('线性调频信号实部波形');
subplot(3,1,2)
plot(1e6*t,imag(y_lfm_noise));
xlabel('t/us');
title('线性调频信号虚部波形');subplot(3,1,3)
freq = linspace(-fs/2,fs/2,N);%频域采样
Sf = fftshift( fft(y_lfm_noise) );
plot( freq/1e6,abs(Sf) );
xlabel('f/MHz');
title('线性调频信号频谱');

非线性调制NLFM（角度调制和频率调制）

参考博文：点这里有惊喜

fs=2000;    %采样频率2000MHz=2GHz
dt=1/fs;    %时间精度us
timestart=0;
timeend=0.3;%时间us
t=(0:(timeend-timestart)/dt-1)*dt+timestart;
L=length(t);%600个采样点f_c = 200 %单位MHz;
f_m = 20; %单位MHz;
k_f = 20; %调频灵敏度
A_m = sqrt(2);
%设置调制信号
mt = cos(2*pi*f_m*t);
%设置载频信号
ct = cos(2*pi*f_c*t);
%积分
int_mt(1) = 0;
for i=1:L-1int_mt(i+1) = int_mt(i)+mt(i)*dt;
end
z = A_m*cos(2*pi*f_c*t+2*pi*k_f*int_mt);
figure()
subplot(2,1,1)
plot(t,z);hold on;
plot(t,mt,'r--');
xlabel('t/us');
ylabel('幅度/V')
title('非线性余弦调制时域波形');Y = fft(z,L)/L*2;%除以N乘以2才是真实幅值，N越大，幅值精度越高
f = fs/L*(0:1:L-1); %频率
P = abs(Y);%幅值
subplot(2,1,2)
plot(f(1:L/2),P(1:L/2));%函数fft返回值的数据结构具有对称性,因此我们只取前一半
xlabel('f/MHz');
ylabel('幅度')
title('非线性余弦调制频域波形');

相位编码

BPSK（二相）、Frank、P1-P4及T1~T4（多相）
关于多相编码具体介绍：点这里有惊喜
关于四相编码具体介绍：点这里有惊喜

（1）BPSK（13位巴克码代码）

clc
clear all
close all
T = 1;%采样时间
f = 1e5;%采样率
t = 0:1/f:(T-1/f); % 采样点
n = length(t); % 采样点数% 二进制相移键控，0到1,1到0，绝对相位控制
binary_code = '1111100110101';
len_code = length(binary_code);
% 一个码元对应的脉冲长度
f_bpsk = 1000; % 频率1000Hz，周期1ms
T_bpsk = 1/f_bpsk; %单个码元持续时间
A_bpsk = 10; % 幅值
t_mayuan = 0:1/f:(T_bpsk-1/f); % 一个码元所持续的时间内的采样点时刻
y_mayuan = A_bpsk*sin(2*pi*f_bpsk*t_mayuan); % 一个码元的波形，用于表示0
t_bpsk = 0:1/f:(T_bpsk*len_code-1/f);
y_bpsk = [];
for i=1:len_codetmp = str2num(binary_code(i));if tmp == 0y_bpsk = [y_bpsk,y_mayuan];endif tmp == 1y_bpsk = [y_bpsk,-y_mayuan];end
end
figure(2)
plot(t_bpsk,y_bpsk)
grid on;
xlabel('t/s');
title('‘1111100110101’的BPSK编码信号');
axis([0 1e-2 -2*A_bpsk 2*A_bpsk]);

（2）四相编码（13位的代码）

clc
clear all
close all
T = 1;%采样时间
f = 1e5;%采样率
t = 0:1/f:(T-1/f); % 采样点
n = length(t); % 采样点数% 二进制相移键控，0到1,1到0，绝对相位控制
binary_code = '0213030303120';
len_code = length(binary_code);
% 一个码元对应的脉冲长度
f_bpsk = 1000; % 频率1000Hz，周期1ms
T_bpsk = 1/f_bpsk; %单个码元持续时间
A_bpsk = 10; % 幅值
t_mayuan = 0:1/f:(T_bpsk-1/f); % 一个码元所持续的时间内的采样点时刻
y_mayuan = A_bpsk*sin(2*pi*f_bpsk*t_mayuan); % 一个码元的波形，用于表示0
y1_mayuan = A_bpsk*cos(2*pi*f_bpsk*t_mayuan);
t_bpsk = 0:1/f:(T_bpsk*len_code-1/f);
y_bpsk = [];
for i=1:len_codetmp = str2num(binary_code(i));if tmp == 0y_bpsk = [y_bpsk,y_mayuan];endif tmp == 1y_bpsk = [y_bpsk,-y_mayuan];endif tmp == 2y_bpsk = [y_bpsk,y1_mayuan];endif tmp == 3y_bpsk = [y_bpsk,-y1_mayuan];end
end
figure(2)
plot(t_bpsk,y_bpsk)
grid on;
xlabel('t/s');
title('‘0213030303120’的BPSK编码信号');
axis([0 1e-2 -2*A_bpsk 2*A_bpsk]);

与二相编码相比，只是从0，90,180，-90度的相位变化，四种相位分别用0,2,1,3表示。

频率编码

（1）二频编码（13位巴克码）

clc
clear all
close all
T = 1;%采样时间
f = 1e5;%采样率
t = 0:1/f:(T-1/f); % 采样点
n = length(t); % 采样点数% 二进制相移键控，0到1,1到0，绝对相位控制
binary_code = '1111100110101';
len_code = length(binary_code);
len0_code = 0;
len1_code = 0;
for i=1:len_codetmp0 = str2num(binary_code(i));if tmp0 == 1len1_code = len1_code + 1endif tmp0 == 0len0_code = len0_code + 1end
end% 一个码元对应的脉冲长度
f0_2f = 1000; % 频率1000Hz，周期1ms
f1_2f = 2000;
T0_2f = 1/f0_2f; %单个码元持续时间
T1_2f = 1/f1_2f; %单个码元持续时间
A_2f = 10; % 幅值
t0_mayuan = 0:1/f:(T0_2f-1/f); % 一个码元所持续的时间内的采样点时刻
t1_mayuan = 0:1/f:(T1_2f-1/f); % 一个码元所持续的时间内的采样点时刻
y0_mayuan = A_2f*sin(2*pi*f0_2f*t0_mayuan); % 一个码元的波形，用于表示0
y1_mayuan = A_2f*sin(2*pi*f1_2f*t1_mayuan);
t_2f = 0:1/f:((T0_2f*len0_code+T1_2f*len1_code)-1/f);
y_2f = [];
for i=1:len_codetmp = str2num(binary_code(i));if tmp == 0y_2f = [y_2f,y0_mayuan];endif tmp == 1y_2f = [y_2f,y1_mayuan];end
end
figure(2)
plot(t_2f,y_2f)
grid on;
xlabel('t/s');
title('‘11111001101010’的二频编码信号');
axis([0 1e-2 -2*A_2f 2*A_2f]);

问题：相位编码和频率编码的时域波形如何拓展？？？
像LFM一样通过改变采样点数。

（2）四频编码（13位）

clc
clear all
close all
T = 1;%采样时间
f = 1e6;%采样率
t = 0:1/f:(T-1/f); % 采样点
n = length(t); % 采样点数binary_code = '0213030303120';
len_code = length(binary_code);
len0_code = 0;
len1_code = 0;
len2_code = 0;
len3_code = 0;
for i=1:len_codetmp0 = str2num(binary_code(i));if tmp0 == 0len0_code = len0_code + 1endif tmp0 == 1len1_code = len1_code + 1endif tmp0 == 2len2_code = len2_code + 1endif tmp0 == 3len3_code = len3_code + 1end
end% 一个码元对应的脉冲长度
f0_4f = 1000; % 频率1000Hz，周期1ms
f1_4f = 2000;
f2_4f = 4000;
f3_4f = 8000;
T0_4f = 2/f0_4f; %单个码元持续时间
T1_4f = 2/f1_4f; %单个码元持续时间
T2_4f = 2/f2_4f;
T3_4f = 2/f3_4f;
A_4f = 10; % 幅值
t0_mayuan = 0:1/f:(T0_4f-1/f); % 一个码元所持续的时间内的采样点时刻
t1_mayuan = 0:1/f:(T1_4f-1/f); % 一个码元所持续的时间内的采样点时刻
t2_mayuan = 0:1/f:(T2_4f-1/f); % 一个码元所持续的时间内的采样点时刻
t3_mayuan = 0:1/f:(T3_4f-1/f); % 一个码元所持续的时间内的采样点时刻
y0_mayuan = A_4f*sin(2*pi*f0_4f*t0_mayuan); % 一个码元的波形，用于表示0
y1_mayuan = A_4f*sin(2*pi*f1_4f*t1_mayuan);
y2_mayuan = A_4f*sin(2*pi*f2_4f*t2_mayuan);
y3_mayuan = A_4f*sin(2*pi*f3_4f*t3_mayuan);
t_4f = 0:1/f:((T0_4f*len0_code+T1_4f*len1_code+T2_4f*len2_code+T3_4f*len3_code)-1/f);
y_4f = [];
for i=1:len_codetmp = str2num(binary_code(i));if tmp == 0y_4f = [y_4f,y0_mayuan];endif tmp == 1y_4f = [y_4f,y1_mayuan];end  if tmp == 2y_4f = [y_4f,y2_mayuan];end  if tmp == 3y_4f = [y_4f,y3_mayuan];end
end
figure()
subplot(2,1,1)
plot(t_4f,y_4f)
grid on;
xlabel('t/s');
title('‘0213030303120’的四频编码信号');
subplot(2,1,2)
plot(t_4f,abs(fftshift(fft(y_4f))));
grid on;
xlabel('f/Hz');
title('‘0213030303120’的四频编码信号频域图');

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