线性调频信号

线性调频信号简介

据小编了解线性调频(Chirp)信号，是指频率随时间而线性改变(增加或减少)的信号。线性调频信号是通过非线性相位调制或线性频率调制获得大时宽带宽积的典型例子。通常把现行调频信号成为Chirp信号，它是研究最早而且应用最广泛的一种脉冲压缩信号。为了能够测量长距离又保留时间的分辨率，雷达需要短时间的派冲波但是又要持续的发射信号，线性调频可以同时保留连续信号和脉冲的特信，采用线性调频脉冲压缩技术的雷达可以同时获得远的作用距离和高的距离分辨力。

                                       图1.线行图片调频

线性调频信号的变化

线性调频信号是指频率随时间而线性改变(增加或减少)的信号。线性调频的瞬时频率f(t)呈线性变化：f(t)=f0+kt，其中f0表示时间等于零时的频率，k表示频率改变的速率，当k>0时，频率递增，k<0则递减。线性调频信号的主要应用：常见的包括声纳、雷达、多普勒效应。 为了能够测量长距离又保留时间的分辨率，雷达需要短时间的派冲波但是又要持续的发射信号，线性调频可以同时保留连续信号和脉冲的特信，因此被应用在雷达和声纳探测上。

1.瞬时频率

当有一信号  

其瞬时频率  可表示为  

频率改变的速率则是  

2.线性调频

线性调频的瞬时频率呈线性变化 

其中  表示时间等于零时的频率，  表示频率改变的速率，当  时，频率递增，  则递减。

而信号在时域则表示为 

线性调频信号的优点

线性调频信号的主要优点是所用的匹配滤波器对回波的多普勒频移不敏感，即使回波信号有较大的多普勒频移，仍能用同一个匹配滤波器完成脉冲压缩，这将大大简化信号处理系统。

随着SAW技术的飞速发展，用SAW色散滤波器产生和处理（匹配滤波，或称脉冲压缩）这类信号的技术已经比较成熟，这也是它获得广泛应用的重要原因。

             
                                    图2 .线性调频的变化

线性调频脉冲压缩技术的主要缺点是存在距离和多普勒平移的耦合。此外，线性调频信号的匹配滤波器的输出旁瓣电平较高，通常采用对SAW匹配滤波器进行加权的方法来降低压缩脉冲时间旁瓣电平。降低旁瓣电平是以增大主瓣宽度为代价的忙着将在一定程度上降低系统的灵敏度。

线性调频信号的应用

线性调频信号是一种典型的非平稳信号,广泛应用于雷达、声纳、通信等领域。分数阶Fourier变换是一种新兴的时频变换,由于其独特的性质,成为线性调频信号检测与参数估计的一种良好工具。尤其是,作为一种线性变换,分数阶Fourier变换在处理多分量线性调频信号时能够避免交叉项的干扰。但是,多分量线性调频信号在分数阶Fourier域也存在相互影响的问题。为了分析该问题,研究线性调频信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征是非常必要的。

根据分数阶Fourier变换的定义以及分数阶Fourier变换与时频分布的关系,分析了线性调频信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征,以及线性调频信号的分数阶频谱分布与分数阶旋转角α的变化关系;根据离散分数阶Fourier变换的实现算法,讨论了线性调频信号在离散分数阶Fourier变换条件下的分数阶频谱的分布特征,以及线性调频信号在分数阶Fourier域的能量谱的近似表达式。最后,利用LFM信号的分数阶频谱的分布特征,分析了多分量LFM信号中的信号尖峰偏移问题,并给出信号尖峰发生偏移的条件。