matlab 实现线性调频信号以及分析处理
里面有关于实现matlab的算法以及分析处理山国科技记文在线分布的时频平面作直线积分投影的变换,统称对信号作变换在分布的时频平面里惯用轴的截距和斜率为参数表小直线。因此,当需要沿作直线积分时,可将积分路径(直线)的参数(u,a)替换成()日两对参数之间的关系为:m=-cot,w=! sina。若求信号的变换,并以参数表示积分路径,则有:D.a=PQ线w, (t, wB u-u du∫r(,n)ma(w-mn-m)nh∫m(,w[一(m+motcw lt, wo +mt dt/sinaWo=u/sina上式表明,若是参数为和的信号,则积分值最大;而当参数偏离与或时,积分值迅速减小,即对‘定的信号,其变换会在对应的参数处呈现尖峰。我们自然会想到:多分量的信号的特性在平面里更加突出。即表现为各个尖峰,因而更有利于区别交叉项和噪声。利用变换一定能够获得更好的性能。作为时频分析方法之一,分数阶傅里叶变换ˉ与分布()变换()分别有着一定的数学关系,借助它们的联系,可进一步说明分数阶傅里叶变换的物理意义。信号的分布函数的定义为t+=xtde作为能量型时频表示满足许多期望的数学性质,这里给出其边缘特性X tt wdvXw=wtwat对WD旋转C角度,即对分布实施变换,其结果是RWIW=∫f山国技记文在线而信号的阶分薮阶傅里叶变换X。t的就是将信号的旋转c角度,即对于分数阶傅里叶变换只有旋转不变性,所以有X u= wtP可以看出,对时间轴与频率轴的积分分别是信号在时刻的瞬时功率和信号在频率的谱密度,而信号的对与时间成c角度的轴的积分投影对应着角度为a的分数阶傅里叶变换的幅度平方,这进步从能量的角度说明分数阶傅里叶变换作为广义傅里叶变换的含义。正弦信号在时频平面是一条平行于时间轴的直线,即它的频率不随时间变化,可视为旋转角度为°的完全时间域表示;冲击朕数在时频平面是一条平行于频率轴的直线可视为旋转角度为°的完全频率域表示;信号在时频平面是一条斜率为调频率的直线,当该信号的某一角度的分数阶傅里叶变换与其调频率一致时,在无限长度的理想情况下,表现为幅度为无穷大的冲击,在信号长度有限的情况下,其分数阶傅里卟变换呈现极大值这就是信号在分数阶傅里叶变换域的特点。离散 Chirp fourier变换是最近提出的一种有效的线性调频信号检测技术,它 Fourier变换的一种推广形式,可同时匹配 chirp信号的中心频率和调频率。本文利用修正离散Chirp- Fourie交换( MDCFT)实现干扰信号的检测和参数估计,从而实现对干扰的自适应抑制。分析和仿真表明,该方法可对FM干扰有着极好的抑制效果;同时,由于 Chirp- Fourie变换是维的线性变换,可借助快速傅里叶变换(FFT〕实现,与基于WVD的算法相比,不仅避免了交叉项十扰,而且降低了计算的复杂度,其实现更为简使3.基于Mat1ab的上机仿真过程及结果分析3.1对单分量信号的仿真及结果分析():输入解析信号为x()=eb的分布:40,图单分量信号的分布山国科技论文在线在上述解析信号中加入噪声后,用分布分析其性能图加入噪声的单分量信号的分布由图可以看出实际结果与前面的理论推导致。在实际应用中,信号长度总是有限长的,此时分布呈背鳍状。由图可以得到变换对噪声不太敏感,时频变换后信噪比较高。但当干扰的幅度大到一定程度时,变换的结果会严重变差,甚至分析不出结果。():前两个图是输入解析信号为x(t)=em的变换,后两个图是在这个解析信号中加入噪声以后用变换对其进行的分析:400C501m01501020100150图单分量信号的变换由理论分析可知,当旋转角度与线性调频信号的斜率相這应时,变换将出现一个峰值。这个分析在图中得到了证实。():图前两个图是输入解析信号为x()=e的分数阶傅里叶变换,后两个图是在山国科技论文在线这个解析信号中加入噪声以后用分数阶傅甲叶变换对其进行的分析:分数阶傅甲叶变换变换与变换的紧密联系在图和图的仿真中也可以得到证实HOD50图单分量信号的分数阶傅里叶变换():图的前两个图是输入中心频率是,调频率是的单分量线性调频信号后的Chirp- Fourier变换,后两个图是在这个信号中加入噪声以后用 Chirp-Fourier变换对其进行的分析。通过这个仿真,还将证明一个重要性质: Chirp- Fourier变换可同时匹配线性调频信号的中心频率和调频率的82a图单分量信号的 Chirp fourier变换比较结论:从以上几个仿真图形可以看出,对单分量的信号而言,上述几个变换山国科技论文在线都有非常好的时频聚集性,特别是分布与理论结果完仝一致。在抗噪声方面,对比几个图可知,变换和 Chirp- Fourier变换要比分布和分数阶傅里叶变换吏好。而对于分数阶傅里叶变换和分布,分数阶傅里叶变换的抗噪声性能要好3.2对多分量信号的仿真及结果分析个多分量的线性调频信号的D15020心Dm图多分量信号的一个多分量的线性调频信号的变换50.540多分量信号的变换山国科技论文在线个多分量的线性调频信号的分数阶傅甲叶变换:图多分量信号的分数阶傅里叶变换个多分量的线性调频信号(含两个分量,中心频率和调频率分别为k=)的 Chirp- Fourier变换50299,Q图多分量信号的 Chirp-fourier变换比较结论:从以上四个图可以看出,对于多分量信号,分布由于存在交叉项,时频面模糊不清,而其他三种变换则可以检测到两个信号。从图中还可以看到,Chirp- Fourier变换的效果是最好的。而且我们从图中还可以清楚地看到线性调频信号的中心频率和调频率。4LFM信号的应用线性词频)信号广泛地应用于雷达、声纳和通信等信息系统中。在这类系统中,信号的检测与参数估计是个重要的研究课题,受到特别的关注。下面给出一个基于FRT的MTD雷达信号处理过程的防真实例。假设有一个运动目标,回波信号为Stjn∫t-jwt+nt,其中nt为杂波信号,信号参数为nt是均值为零,方差为的高斯白噪声,信噪比为,观测时间为,采样频率为采样点数为N采用分数阶域的扫描上算法对该冋波信号作计算机仿真,仿真结果如图所从图中可以清楚看到一个LFM信号的存在,而闬目标的峰值非常突出,受杂波的影响相对较小。因此采用FRT的MTD雷达的抗干扰能力较强。另外由于日标的特征非常明显,可以通过适当提高杂波门限的方法来减小虚警概率山国科技论文在线图基于ⅣRFT的MTD雷达信号处理过程的防真5结束语非平稳信号是现代信号处理的主要研究对象之一,对其有很多种理论分析方法。本文介绍的分布,变换,分数阶傅里叶变换,变换是其中比较常用和重要的几种。本文对这几种变换做了初步的介绍,进而对它们进行了一些比较这有助于进一步了解各种变换的性能和作信号分析时选择合适的变换。时频分布之所以受到很多研究人员和信号处理领域的工程人员的重视,是因为它有很多传统傅立叶变换所不具备的性质。由时频分析的定义可知时频表示能给出信号在时域和频域的信息。经过儿年的发展,时频分析理论趋于成熟,并遂渐在实际应用中崭露头角,近年来已在实际的非平稳信号处理中获得了十分广泛的应用。如:信号检测与分类,吋频域滤波,信号综合,系统辩识和谱估计等。在的期刊和国际会议上发表的与采用时频工具处理非平稳干扰有关的论文及研究报告共有余篇,其中以美国大学教授的成果最为显著。时频分析是一个前景很广阔的研究方向,虽然取得了一定的成就,但理论体系尚不十分完备,需要进一步的发展。参考文献[1ˉ张贤达,保铮《非平稳信号分析与处理》[M1998年9月第1版国防工业出版社[2ˉ沈民奋,孙丽莎《现代随机信号与系统分析》M年月第版科学出版社[3丁凤芹,曹家麟《基丁分数阶傅里叶变换的多分量 Chirp信号的检测与参数估计》《语音技术》2004年第1期[4_孙泓波,郭欣,顾红,苏上民,刘国岁《修正 Chirp- Flourier变换及其在SAR运动目标检测中的应用》《电子学报》2003年第1期山国技记文在线[5董永强,陶然,思永,王越《基丁分数阶傅里叶变换的SAR运动目标检测与成像》《兵工学报》1999年第2期L6_陶然,齐林,王越《分数阶 Fourier变奂的原理与应用》LM」2004年8月第1版清华大学出版社[7董永强,陶然,周思永,王越《含未知参数的多分量 chirp信号的分数阶傅里叶分析》《北京理工大学学报》1999年第5期[8ˉ陈辉,王永良《利用离散 Chirp- Flourier变换技术估计调频信号参数》《空军雷达学院学报》2001年第1期[9ˉ齐林,穆晓敏,朱春华《系统中基于 Chirp- Fourier变换的扫频干扰抑制算》《电讯技术》年第期[10]李勇,徐震等《 MATLAB辅助现代工程数字信号处理》[M2002年10月鷥1版西安电子科技人学出版社「111胡昌华,周淘,夏启兵,张伟《基于 MATLAB的系统分析与设计—时频分析》「M12001年7月第1[2]干小宁,许家栋《离散调频-傅里叶变换及其作雷达成像中的应用》《系统工稈与电子技术》2002年第3期
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ZEMAX官方中文手册
ZEMAX官方中文使用手册2010年2月版 有700多页。光学必备光研科学荣誉出品声明ZEMAX是 ZEMAX Development corporation(ZDC)的注册商标。所有商标权益皆受相关法律保护。涉及到的所有其它产品名称和商标分别为它们的拥有者所有。本手册屮所提及的软件和参考资料都获相关许可,只有在符合使用许可的条件下才能被使用或复制。本书内容受著作权法保护,本书的简伾中文版由ZDC授权光硏科学有限公司翻译并发行。光研科学有限公司禁止任何未经本公司授权的以任何形式传播、复制、引用与保存本书及其内容的行为。本书内容是ZEMAⅩ光学设计软件的官方指导用书,仅用于软件使用的指导。本书不得用作最终设计、生产与加工的依据。仁何由于未经验证而将设计投入生产和加工而导致的损失不得要求ZDC以及光研科学有限公司负责。任何修改和错误修F将不会另行通知,请用户自行询问光研科学荣誉出品光研科学荣誉出品目录第一章绪论关于本于册的说明( About this document)∠EMAX能做什么?( What does Zemax do)?ZEMAX不能做什么?( What doesn’ t zemax do?)学习如何使用 ZEMAX( Learning to use ZEMAX)多处理器的计算机( Multiple processor computers)"…系统要求( System reguirements)申,·鲁鲁··,36安装过程( Installation procedure密钥政策( Policy on the key).支持的定义( Definition of support)36获得技术支持( Getting technical support)错误修正的政策( Policy on bug fixes)第二章用户界面引言( Introduction)··39窗口的类型( Types of windows)主窗口的操作( Main window operations)图形窗口操作( Graphic windows operations).编辑窗∏操作( Editor windows Operations)9900使用注释功能( Using the annotation feature)··使用移动和缩放功能( Using pan and zoom)43文本窗口操作( Text windows opoerations)43取消长时间的计算( Aborting long computations∴…………对话操作( Dialog operations)常用快捷键综述( Summary Of useful shortcuts)45使用 Windows剪贴板( Using the Windows clipboard)申申非46ZEMAX的文件扩展名(文件名后缀)( ZEMAX file types by extension第三章约定与定义言( introduction引言当前组态( Active configuration).·鲁···申·鲁申非49角放大率( Angular magnification)49光瞳分布( Apodization)49后焦距( Back focal length)49某面( Cardinal planes).19主光线( Chief rav)坐标轴( Coordinate axes)..50衍射极限( Diffration limited)...50边缘厚度( Edge thickness)有效焦距( Effective focal length)∵…5051入瞳直径( Entrance pupil diameter)51入瞳位置( Entrance pupil position)51出瞳直径( Exit pupil diameter)51出瞳位置( Exit pupil position)51附加数据( Extra data)视场角与物高( Field heights)51随光阑尺寸漂移(∏ loat by stop size)51鬼像反射( Ghost reflections)52目录光研科学荣誉出品玻璃( Glasses)六边环( Hexapolar rings)像空问F/#( Image space f/#).像空间数值孔径( Image space numerical aperture.NA)透镜(镜头)单位( Lens units)52边缘光线( Marginal ray)··.·······.····52最大视场( Maximum field),,52非近轴系统(Non- paraxial systems)非序列光线追迹(Non- sequential ray tracing)归一化视场坐标( Normalized field coordinates).....圆形视场归一化( Radial field normalization)矩形视场归一化( Rectangular field normalization).54归一化光瞳坐标( Normalized pupil coordinates).55物空间数值孔径( object space numerical aperture)参数数据( Parameter data)近轴和傍轴光线( Paraxial and parabasal rays)近轴像高( Paraxial image height)近轴放大率( Paraxial magnification)··+.··近轴工作F/#( Paraxial working F/#)主波长( Primary wavelength)鲁着56半径(Radi).56真实传播( Real propagation)弧矢与子午( Sagittal and tangentia1)57半直径(Semi- diameters)序列光线追迹( Sequential ray trac in)特殊字符( Special characters)斯特利尔数( Strehl ratio).表面孔径( Surface apertures)58系统孔径( System aperture).全反射( Total internal reflection:TIR)、…子午面( Tangential)厚度( Thickness)总长度( Total track)单( Units)渐晕因子( Vignetting factors)59虚传播( Virtual propagation)波长数据( Waveleng th data)工作F/井( Working t/#)第四章文件菜单新建(NEW)打开(Upen).63保存(Save)保存为( Save as)使用场景文件( Use Session files)备份存档文件( Backup To archive file)恢复存档文件( Restore from Archive file)∴…·,.64程序模式( Program Mode).插入透镜( Insert lens)属性( Preferences)地址( Address)文件夹( Folders).目录光研科学荣誉出品图形( Graphics)67杂项( Miscellaneous)编辑( Editors)打印( Printing)颜色1-12,颜色13-24( Colors1-12, Colors13-24)按钮1-16,按钮17-32,按钮33-48( Button1-16, Button17-32, Button33-48).......71状态栏( Status bar).··,,71退出(Exit)72最近用的文件( Recently used files)..第五章编辑菜单镜头数据( Lens data)73插入和删除表面( Inserting and deleting surfaces)血序号显小( The surface number display)·鲁剪切、复制、粘贴衣面数据( Cutting, Copying, and Pasting surface data)输入表面注释( Entering surface comments)74输入半径数据( ntering radii data)..着··鲁71输入厚度数据( Entering thickness data)74输入玻璃数据( Entering glass data).74输入半口径数据( Entering semi- diameter)··74表面特性类型标签( Surface Properties type tab oX)米输入二次曲血数据( Entering conic data)..74输入参数数据( Entering parameter data)74表面特性对话框( The Surface properties dialog b74着75表面类型( Surface Type)表面DLL( Surface dll)表面颜色( Surface color)··:··表面的不透明化( Surface0 pacity)行颜色( Row color).使该面变为光阑( Make Surface Stop)..着·曹,,,,,,,,,,75使该血变为全域坐标参考面( Make surface global coordinate reference)75衣面不能为超半球面( Surface cannot Be Hyperhemi spheric)75忽略此表面( Ignore This Surface)76表面特性画图标签( Surface properties draw tab)鲁··76隐减表面的入射光线和出射光线( Hiding ray to surfaces)..光线跳过此面( Skip rays to this Surface)76不画出此面( Do not draw this surface)76不画出始于此血的边缘( Do Not draw Edges From This Surface).,,,,76画出局部轴( Draw local axis)/6将边缘画作( Draw edge as)76镜面基底和厚度( Mirror substrate and thickness)衣面特性孔径标签( Surface properties aperture tab)孔径类型和其它孔径控制( Aperture type and other aperture controls孔径类型代码和参数( Aperture type codes and parameters)··着非平面上的孔径投影( Aperture projection on non-plan surfaces)78孔径偏心和跟随( Aperture decanters and pickups)78用户定义孔径/遮阑( User defined apertures and obscurations)78UDA文件格式( The uda file format)79UDA例了( UDA Examples)80表面特性散射标签( Surface properties scattering tab)表面散射设置( Surface scattering settings)表面倾斜/偏心标签( Sur face tilt/ decenter tab)目录光研科学荣誉出品使用坐标返回( Using the Coordinate return)表面物理光学标签( Surface physical optics tab)84表面镀膜标签( Surface coating tab)申·鲁,,84设置和移除解( Setting and removing Solves)·····设置和移除变量( Setting and removing variables).84菜单选项( Menu options).·.:··:·;:···;:··84编辑(Edit)解(S·“视图(View)86帮助(Help),·鲁评价函数( Merit function)..86菜单选项( Menu options)∵编辑(Edit).+·非·,非·;···.:·:·工具(Too1)视图(View)87帮助(Help)87多重结构( Multi- Configuration)87菜单选项( Menu options)···.87编辑(Edit)..·,,解( Solves)..工具( Tools)·····视图(VieW)榘助(Help).公差数据( Tolerance data).,,90菜单选项( Menu options)编辑(Edit)工具(Tool)视图(View)91帮助(Help)91附加数据( Extra data)..91菜单选项(Menu0 ptions).91编辑(Edit)解( Sloves)..91工具(lool)91视图(View)帮助(Help)92非序列元件(Non- Sequential components).菜单选项(Menu0 ptions)...92编辑(Edit)解( Solves)误差( Errors)探测器( Detectors)...93数据库( Database),91工具OUIS94视图(View)94帮助(Help)··鲁94撤消、亘做、恢复(Undo、Redo、 Recover).····:·········::··,,,94撤销:无(Undo:None)94撤销:一步记忆撤销(Undo: Memory1step)撤销:多步存盘撤销(Undo: Disk Multi step)目录光研科学荣誉出品第六章系统菜单更新( Update)97全部史新( Update a1l).通用(G孔径( Aperture).97孔径类型( Aperture type)孔径值( Aperture value)分布类型( Apodization type)均匀分布( Uniform apodization高斯分布( Gaussian apodization)余弦立体分布( Cosine cubed apodization)用户定义分布( User defined apodization),,,,,99分布因子( Apodization factor)远心物空间( Telecentricω bject Space)无焦像空间( Afocal i mage space)优化时重设求解( Iterate Solves When Updating),,,单位( Units100透镜单位( Lens units)..,..100光源单位( Source units),,,,,,,,,,,,,,101分析单位( Analysis Units)101无焦模式的单位( Afocal Mode units)..,,,,......101MTF单位( MTF Units)标题/注释( Title/ Notes)·售·售镜头标题( Lens title)注释( Notes).102玻璃库( Glass catalogs).,102光线校准( Ray aiming),102光线校准( Ray aiming).102使用光线校准缓存( Use Ray aiming cache)103加强型光线校准(慢)( Robust Ray aiming(Slow))103光瞳偏移:X,Y,z( Pupil shift:X,Y,andZ)环境( Environment)..104棖据环境调整折射牽数据( Ad just Index data To environment)摄氏温度( Temperature in degree C),,,,,,104AT压力( Pressure in atm)104偏振(仅E支持)( Polarization( ZEMAX- EE only)).,,,,,,,,104非偏振( Unpolarized).,,,,,,,,,,,,,,105Jx, Jy,X Phase. Y Phase将膜层相位转换成等效光线( convert thin film phase to ray equivalent)∴·..105105方法( Method).,105文件( Files),105镀膜文件( coating files)..105散射表面文件( scatter profile).,105ABG数据文件( ABg data file)105梯度特性文件( GRADIUM Profile)杂项( Miscellaneous)光程差参考( Referece opd).106近轴光线( Paraxialray106半口径余量(用透镜单位表示)( Semi diameter margin( lens units))全局坐标参考面( Global Coordinate Reference Surface)"∴∴半口径余量%( Semi diameter Margin in%)107目录光研科学荣誉出品计算F/#的方法( Method To Compute f/#)108快速球面追迹( Fast Asphere trace)108半口径的快速计算法( Fast semi- Diameters)..,,,,,,,,108检査(RIN孔径( Check GRIN Aperture)关闭线程( Turn off Threading),,,,,,,,109不要打印坐标转折数据(Don’ t Print coordinate break data),,109OP横( OPD Modulo)..,109非序列(Non- Sequentia1)..109每条光线的最大交点数( Maximum intersections per ray)每条光线最大区段数( Maximum Segments Per ray109最大嵌套/密接物体( Maximum nested/ Touching0 ojects)最小相对光线强度( Minimum relative ray intensity),,,,,,,110最小绝对光线强度( Minimum absolute Ray intensity).·.··用透镜单位表示的胶合距离( Glue distance in lens units)透镜单位下错过光线的画出长度( Missed ray draw distance In lens units)内存中的最大文件型光源的光线数( Maximum Source file rays In Memory)111简单的光线分束( Simple ray Splitting)..,,,111文件打开时重新追迹光源的光线( Retrace Source rays Upon File Open)l11视场( Fields)….,,,,111保存及导入视场数据( Saving and loading field data)……渐晕因子( Vignetting Factors)波长( Wavelengths保存和载入波长数据( Saving and loading wavelength Data)112下组态( Next Configuration)112最后组态( Last Confi guration).112第七章分析菜单前言( Introduction)视图( Layout).e·,113二维视图(2 Layout).·······,,,,,,,,,,,,,113维视图(3 Layout)114方向指示器( The orientation indicator)115光线乒常( Ray errors)115组态数据( Configuration da ta)116光线列表文件格式( Raylist file format)116阴影模型( Shaded model).,,,,,,,,,,,,116ZEMAX元件图( ZEMAX Element drawing).···...117特殊字符( Special characters..119IS0元件图(IS0 Element Drawing)画IS010110符号和代号概述( Summary of Is010110 symbols and codes),,,,,,,,,120直径和斜角( Diameters and bevels)121公差数据( Tolerance data).121NSC三维视图(NsC3 D Layout)..121非序列阴影模式( NSC Shaded Mode l,,,,,122NSC物体察看器( NSC Object Viewer).122扇形图(Fans),,.,,,,123光线像差( Ray aberration),,123在中间衣面上评估结果( Evaluating results at intermediate Surfaces),,,.,124光程( Optical path)光瞳像差( Pupil aberration)点列图( Spot Diagram)··125目录
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