当前课程知识点:声纳技术 >  第二章 主动声纳信号 >  2.5 常用主动声纳信号之CW信号分析 >  2.5.1 学习视频

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本知识点讲解了单频矩形脉冲(CW)信号的时域特性、频域特性,并通过模糊度图分析了CW信号的时延分辨力和频移分辨力与信号时宽之间的关系。


下一节:2.5.2 学习课件

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2.5.1 学习视频课程教案、知识点、字幕

下面开始本次课的学习

通过前面几面的课程

我们分析了主动信号的特点及描述方法

信号的描述方法包括

时间函数、频谱函数和模糊函数

时间函数与频谱函数

我们接触比较多

而对于模糊函数我们接触的比较少

为介绍模糊函数

我们首先介绍多普勒频移

在此基础上

介绍了模糊函数的意义、性质及应用

本次课

利用前面学习的信号描述方法

即时间函数、频谱函数及模糊函数

分别从时域、频域及时频联合域

来分析声纳中常用信号

单频矩形脉冲信号(Continuous Wave)

单频矩形脉冲(Continuous Wave)信号的复时域信号

在发射脉宽T内

可表示成A乘以E的j2πf0t的形式

还可表示为实信号形式

其为复时间信号的实部

在发射脉宽T内

表达式为A乘以cos2πf0t

其实信号的波形如图所示

结合信号波形及时间函数表达式

我们不难发现

CW脉冲信号的幅度A是固定的

而且CW脉冲信号的频率f0是固定的

即瞬时频率与时间无关

因此

称其成为单频矩形脉冲信号

下面进行CW信号的频域分析

通过对CW信号的时间函数求傅里叶变换

可以得到其频谱函数表达式

由此

我们可以得到其频谱图

观察频谱图

当f=f0 时

S( f )=AT

取得最大值

即f0是其中心频率

而当f等于f0加减1/T时

S( f )=0

是其频谱函数的第一组过零点

我们将CW信号的带宽B定义为

频谱峰值左右第一零点间距的一半

两个峰值左右两个零点之间的间隔为2/T

因此

CW信号的带宽

B等于1/T

也就是带宽时宽积

BT=1

将即f=f0加减2/T 代人到频谱函数中

可得在带宽边缘处频谱幅度为0.64T

比最大值越降低了3.92dB

最后

通过CW信号的模糊函数

分析一下CW信号的分辨能力

不失一般性

假设A=1

通过模糊函数的计算公式

可得到CW脉冲信号的模糊函数

进而得到CW信号的模糊图

直接利用模糊函数和模糊图

难以直观的分析信号的分辨能力

为了获得其模糊度图

通常利用它的特殊截面来研究其特性

首先看ξ=0的截面

即令模糊函数中ξ=0

在模糊图中是过竖轴及时延轴

垂直于时延-频移平面的截面

由此可得到关于时延的函数及截面

我们所关注的是

模糊函数值取最大值0.707倍处的时延值

由此当模糊函数取值为0.707T时

可得时延为0.3T

即模糊度图与时延轴的交点为0.3T

再看τ=0的截面

也就是

在模糊函数中令ξ=0

在模糊图中是

过竖轴及频移轴垂直于时延-频移平面的截面

由此可得到关于频移的函数及截面

同样

我们所关注的是

模糊函数值取最大值0.707倍处的频移值

由此

当模糊函数取值为0.707T时

可得频移为0.44/T

即模糊度图与频移轴的交点为0.44/T

根据两个特殊截面可以获得

CW信号的模糊度图

根据模糊度图

可以获得CW信号的时延与频移

及相应的距离与速度的分辨力和测量精度

从表可以看出

当采用较短的脉冲工作时

时延分辨力提高

但频移分辨力下降

反之

脉冲宽度增大时

频移分辨力将改善

但时延分辨力变差

CW信号的时延及频移分辨力不可兼得

或者说

CW信号的距离分辨力和速度分辨力不可兼得

因此

在设计使用过程中

应根据探测目的及实际

合理选择发射脉宽

以上就是本次课的主要内容

本次课

通过时间函数、频谱函数及模糊函数

分析了CW信号的

时域特性、频域特性及目标分辨能力

本次课就介绍到这里

谢谢

再见

声纳技术课程列表:

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- 人民海军71周年宣传视频

第一章 绪论

-学习本课程的参考书目和其它资源

-课程知识图谱

-1.1 从美人鱼看什么是声纳

--1.1.1 学习视频

--1.1.2 学习课件

--1.1.3 本节小测验

-1.2 声纳的发展简史

--1.2.1 学习视频

--1.2.2 学习课件

--1.2.3 本节小测验

-【院士论坛】李启虎:声呐技术助推海洋强国梦

-【必须要面对的问题】“纳”还是“呐”

-1.3 从一艘潜艇看声纳的分类

--1.3.1 学习视频

--1.3.2 学习课件

--1.3.3 本节小测验

-1.4 声纳方程

--1.4.1 学习视频

--1.4.2 学习课件

--1.4.3 本章小测验

--【学习小窍门】声纳参数的记忆方法

-【选学内容】声纳方程复习视频

-1.5 声纳系统的战术和技术指标

--1.5.1 学习视频

-教材电子版

-【讨论】声纳的应用和发展

-【拓展讨论】水下通信

-【好文分享】反水下作战技术发展浅析——科学总在不断进步中

第二章 主动声纳信号

-2.1 初识声纳信号

--2.1.1 学习视频

--2.1.2 学习课件

--2.1.3 本节小测验

--【讨论】声纳和雷达

-2.2 主动声纳信号的描述

--2.2.1 学习视频

--2.2.2 学习课件

--2.2.3 本节小测验

--【 补充资料】关于傅里叶变换的“神解释”

-2.3 从汽笛声看多普勒频移

--2.3.1 学习视频

--2.3.2 学习课件

--2.3.3 本节小测验

--【讨论】多普勒的应用

-2.4 从分辨力的角度看模糊函数

--2.4.1 学习视频

--2.4.2 学习课件

--2.4.3 本节小测验

-2.5 常用主动声纳信号之CW信号分析

--2.5.1 学习视频

--2.5.2 学习课件

--2.5.3本节小测验

-2.6 常用主动声纳信号之LFM信号分析

--2.6.1 学习视频

--2.6.2 学习课件

--2.6.3 本节小测验

-【补充讲解】双曲线调频信号

-教材电子版

-【学习资料】本章知识导图

-【人物故事】傅里叶的坎坷人生——坚持成就梦想

第三章 声纳定向技术

-3.1 振幅测向——最大值测向

--3.1.1 学习视频

--3.1.2 学习课件

--3.1.3 本节小测验

--【讨论】最大值测向的应用

-3.2 振幅测向——振幅差值法测向

--3.2.1 学习视频

--3.2.2 学习课件

--3.2.3 本节小测验

-3.3 相位法测向

--3.3.1 学习视频

--3.3.2 学习课件

--3.3.3 本节小测验

--【讨论】二元测向的应用

-3.4 相位法测向的多值性问题

--3.4.1 学习视频

--3.4.2 学习课件

--3.4.3 本节小测验

-教材电子版

第四章 声纳的波束形成技术

-4.1 从手电筒操作看波束形成的原理

--4.1.1 学习视频

--4.1.2 学习课件

--4.1.3 本节小测验

-4.2 加权和加档

--4.2.1 学习视频

--4.2.2 学习课件

--4.2.3 本节小测验

-4.3 直线单波束的指向性

--4.3.1 学习视频

--4.3.2 学习课件

--4.3.3 本节小测验

-4.4 直线多波束的相关问题

--4.4.1 学习视频

--4.4.2 学习课件

--4.4.3 本节小测验

-4.5 波束形成器

--4.5.1 学习视频

--4.5.2 学习课件

--4.5.3 本节小测验

--补充讲解-波束形成器

-教材电子版

-【补充学习资料】学员作业展示

-【网红小课堂】李永乐老师讲压电效应

-【看视频答问题】请解释一下视频中的问题答案

第五章 声纳测距技术

-5.1 测距导语

--5.1.1 学习视频

--5.1.2 学习课件

--5.1.3 本节小测验

-5.2 脉冲测距法

--5.2.1 学习视频

--5.2.2 学习课件

--5.2.3 本节小测验

--【讨论】长脉冲or短脉冲?

-5.3 调频信号测距法

--5.3.1 学习视频

--5.3.2 本节课件

--5.3.3 本节小测验

-5.4 调频信号测距法——动目标测距

--5.4.1 学习视频

--5.4.2 学习课件

--5.4.3 本节小测验

-5.5 潜艇侧面为什么有三个阵

--5.5.1 学习视频

--5.5.2 学习课件

--5.5.3 本节小测验

-【选学内容】5.6相位测距法

--5.1.1 学习视频

--5.6.2 学习课件

-教材电子版

第六章 声纳测速技术

-6.1 测速导语

--6.1.1 学习视频

--6.1.2 学习课件

--6.1.3 本节小测验

-6.2 矢量速度的测量

--6.2.1 学习视频

--6.2.2 学习课件

--6.2.3 本节小测验

--【讨论】位变率法的应用

-6.3 又见脉冲——脉冲测速法

--6.3.1 学习视频

--6.3.2 本节课件

--6.3.3 本节小测验

--补充讲解——三种测速方法对比

-6.4 目标多普勒测速法

--6.4.1 学习视频

--6.4.2 本节课件

--6.4.3 本节小测验

-6.5 本舰多普勒测速法——基本原理和发射波形

--6.5.1 学习视频

--6.5.2 本节课件

--6.5.3 本节小测验

-6.6 【选学内容】本舰多普勒测速法——误差分析

--6.6.1 学习视频

--6.6.3 本节小测验

--6.6.2 本节课件

-6.7 相关测速

--6.7.1 学习视频

--6.7.2 学习课件

--6.7.3 本节小测验

-教材电子版

第七章 声纳信号的发送与接收

-7.1 声纳发射机

--7.1.1 学习视频

--7.1.2 学习课件

--7.1.3 本节小测验

-7.2 声纳接收机

--7.2.1 学习视频

--7.2.2 学习课件

--7.2.3 本节小测验

-7.3 设备会说谎吗?

--7.3.1 学习视频

--7.3.2 学习课件

--7.3.3 本节小测验

-7.4 相控发射

--7.4.1 学习视频

--7.4.2 学习课件

--7.4.3 本节小测验

--【讨论】相控雷达和相控声纳

-【选学内容】7.5 匹配滤波器的原理

--7.5.1 学习视频

--7.5.2 学习课件

-【选学内容】7.6 主动声纳信号的匹配滤波

--7.6.1 学习视频

--7.6.2 学习课件

-教材电子版——声纳信号的发射与接收部分

-教材电子版——声纳信号处理部分

第八章 航空声纳系统

-8.1 航空声纳浮标系统

--8.1.1 学习视频

--8.1.2 学习课件

--8.1.3 本节小测验

--【装备发展】——美国声纳浮标装备的前世今生

-8.2 航空吊放声纳系统

--8.2.1 学习视频

--8.2.2 学习课件

--8.2.3 本节小测验

-【好文分享】直-9反潜直升机及发展

-【拓展讨论】航空反潜的手段

说出你的想法

-思政讨论:“无暇号”和中国渔船

视频资料分享与学生视频介绍展示

-视频1——声纳浮标的工作过程

-视频2——二战反潜

-视频3——P-8A介绍

-向自己的家人介绍声纳系统——小猪佩奇版

-向自己的家长介绍声纳系统——萌宠提问版

-向自己的家人介绍声纳系统——亲子感动版

-向自己的家人介绍声纳系统——家有乌龟版

-向自己的家人介绍声纳系统——人工智能对话版

-向自己的家人介绍声纳系统——妈妈给我当学生

期末考试

-期末考试

2.5.1 学习视频笔记与讨论

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