第一篇：失聯(lián)客機的雷達信號與衛(wèi)星信號分析

失聯(lián)客機的雷達信號與衛(wèi)星信號分析

(2014-03-16 08:09:01)

設(shè)想一個場景，危重病人被送到急診室，接診的實習(xí)醫(yī)生手足無措，病人的親人朋友有的喊“可能是血液！”實習(xí)醫(yī)生就跑去驗血，一會回來說血沒事，有的喊“可能是腦瘤！”實習(xí)醫(yī)生就跑去做CT，一會回來說腦袋里沒腫瘤??大伙急得罵他，他也惱了，說沒根據(jù)的檢查我不做了，于時親人朋友自己動手，有的做人工呼吸，有的按胸，還有的掐人中。由馬航主導(dǎo)的MH370航班搜救過程，就跟這間急診室一樣毫無章法凌亂不堪。

中國調(diào)動了近十顆衛(wèi)星參與搜索，有媒體報道可能要變軌，而變軌會嚴重影響衛(wèi)星的使用壽命，所造成的經(jīng)濟損失非常巨大。根據(jù)北美防空司令部的數(shù)據(jù)顯示，未發(fā)現(xiàn)我國參與搜救的衛(wèi)星有變軌跡象，幸虧沒有變軌，否則一會越南海，一會泰國灣，一會馬六甲，一會印度洋，那就會把中國給坑慘了。

有用的情報不多，沒準的消息不少，各國忙著提供線索，馬來西亞忙著否定線索，包括否定本國傳出的雷達信號線索。在12日的新聞發(fā)布會上，馬來西亞空軍司令羅查里披露，空軍雷達曾于3月8日凌晨2點15分，在距離檳島200海里的西北部發(fā)現(xiàn)一個不明飛行物體，正是基于這個記錄，馬來西亞軍方認為MH370航班有可能在飛行途中折返。

負責空中監(jiān)測的雷達，民航的叫空管雷達，軍方的叫警戒雷達，探測距離普遍都在150-300公里之間，但兩種雷達的特點非常不同，空管雷達更關(guān)注的是已知飛機，根據(jù)航班計劃預(yù)計某空域會出現(xiàn)某航班，并對此進行監(jiān)控，搜索到后通過自動應(yīng)答系統(tǒng)進行身份核實，然后進行導(dǎo)調(diào)管理。警戒雷達更關(guān)注的是未知飛機，發(fā)現(xiàn)后評估其威脅程度，決定是否與之對話、攔截、甚至開火。

與空管雷達不同，警戒雷達的誤警率很低但虛警率較高，即輕易不會漏掉一個目標，但一群鳥都可能報警，警戒雷達采取的策略是“寧可虛驚一百場，也絕不漏過一次可能的威脅”，這是國土防空性質(zhì)所要求的，各國都是這樣。因此，軍方的警戒雷達會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)些目標，事后驗證普遍都是無威脅甚至是虛假的。

這次發(fā)現(xiàn)檳島西北部目標的正是馬來西亞軍方的警戒雷達，空軍司令馬上就向媒體公開披露了，但因MH370的應(yīng)答機關(guān)閉，不可能核實其身份，因此空軍司令也強調(diào)了發(fā)現(xiàn)的只是不明飛行物，但苦盼消息的媒體記者立刻腦補成了發(fā)現(xiàn)

MH370，最終馬來西亞政府不得不辟了自己軍方的說法。遇到大事一定要通過一個渠道發(fā)聲，馬來西亞在這方面還真就是個實習(xí)的。

軍方發(fā)現(xiàn)的目標有多大可能就是MH370呢？對于臨近甚至穿越本國領(lǐng)空的飛行物，空軍一定會如臨大敵的，因認定沒有威脅而沒有做出攔截等反應(yīng)，一般原因就是從雷達上觀測出飛行物是沒有威脅的民航客機。

美國華爾街日報報道，飛機失聯(lián)后，其發(fā)出的脈沖信號顯示飛機仍飛行了四、五個小時，而且試圖連接海事衛(wèi)星，這是近日最重磅的消息。這消息并不是空穴來風，飛機本身不受駕駛員控制而自動與衛(wèi)星建立連接傳送信息，這的確是可能的。

MH370采用的是羅爾斯羅伊斯發(fā)動機，發(fā)動機上安裝有飛行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

（ACMS），可以實時采集發(fā)動機的各種工作狀態(tài)和采數(shù)。而且羅爾斯羅伊斯公司還建立了發(fā)動機健康管理項目（EHM），收集全球上千部正在飛機上工作的發(fā)動機的狀態(tài)和采數(shù)，并匯集到位于布里斯托的基地進行分析，其傳送數(shù)據(jù)的主要手段就是衛(wèi)星，但該網(wǎng)站沒有特指是國際海事衛(wèi)星。

這套監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是對發(fā)動機狀態(tài)進行監(jiān)測和評估，發(fā)現(xiàn)故障苗頭后及時處理，可有效防止因拖延檢修而帶來的重大損失。這些數(shù)據(jù)并不直接送達給駕駛員，而是由羅爾斯羅伊斯公司的專家進行研討分析，覺得有必要后，才會通知飛機的擁有方。數(shù)據(jù)也不是全時發(fā)送的，一個數(shù)據(jù)報大約3k字節(jié)，多是在臨近起降、爬升和平飛等時機發(fā)送，但當監(jiān)測到狀態(tài)異常時會隨時傳送。網(wǎng)上流傳一個說法，稱馬拉西亞沒交服務(wù)費而導(dǎo)致信號不被接收，羅爾斯羅伊斯的網(wǎng)站上有對該系統(tǒng)的自豪性介紹，但未見對此項服務(wù)收費的條款。

監(jiān)控系統(tǒng)所能監(jiān)測的數(shù)據(jù)種類很多，包括飛行高度和速度等，但卻沒有位置信息，也未發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中安裝GPS。羅爾斯羅伊斯還制造出售了大量軍用飛機的發(fā)動機，若安裝了不受駕駛員控制的定位信息自動上報系統(tǒng)，一旦被發(fā)現(xiàn)就會遭到致命打擊。即使是民用客機，位置信息本身也不是診斷發(fā)動機狀態(tài)的必需參數(shù)，并沒有必要收集。報道稱知情人士拒絕透露飛機最終位置，更大的可能是他根本就不知道。

問題焦點在羅羅公司，估計是被咨詢的太多了，羅羅公司公開宣布【由于正式調(diào)查已經(jīng)啟動，羅羅必須對向馬來西亞當局遞交的信息保密，恕無法對外公開。在剛剛的聲明前，羅羅還需要獲得當局的批準，因此造成時間上的延遲，我們非常抱歉。羅羅十分理解大家的迫切心情。請相信我們始終在盡一切所能為調(diào)查提供支持。】

據(jù)媒體報道，波音公司和羅羅公司都曾聲稱沒有收到過MH370的數(shù)據(jù)，而15日馬來西亞總理公布的兩個走廊，各可能是由飛機曾訪問過的海事衛(wèi)星的坐標推算出來的。

很多網(wǎng)友們認為馬來西亞當局在藏著掖著什么，歐美強勢媒體擠一點他們出一點。不過仔細分析，馬來西亞被擠出來的只是態(tài)度的變化，而不是自行公布新的證據(jù)，例如他們空軍搜到的目標，從不明飛行物到飛機，從飛機再到MH370，是對同一個線索的態(tài)度遞進。不太像暗藏禍心搞驚天陰謀的老狐貍，更像內(nèi)部混亂對外搖擺的傻凱子。

調(diào)查升級了，估計馬來西亞當局很難調(diào)查出什么。關(guān)于MH370的行蹤，羅羅公司、國際海事衛(wèi)星組織、波音公司才是重點，應(yīng)該成立國際聯(lián)合調(diào)查組，中國和美國必須參加并由中美主導(dǎo)，馬來西亞作為成員參加，不能再像前階段那樣羅羅公司只給馬當局一家提供內(nèi)部信息了。

第二篇：Ku波段衛(wèi)星信號大搜索

Ku波段衛(wèi)星信號大搜索

Ｋｕ波段衛(wèi)星信號大搜索

有尋星燒友來電詢問使用某某尺寸的天線能否收到某某衛(wèi)星的問題，為了解決這個問題，筆者趁著這幾天晴好的天氣，用愛好者常用的0.75m偏饋天線，通過自制的Ku波段尋星支架，將天空上的衛(wèi)星由西向東進行了一次Ku波段衛(wèi)視信號大搜索。

接 收 條 件

接收器材：中衛(wèi)0.75m偏饋天線、PBI Gold-1040L10M（9.75/10.6GHz）雙本振雙極性單輸出寬帶高頻頭、同洲CDVB3188C型衛(wèi)星接收機（V9.15版本）。

接收時間：2005年3月24日。

接收環(huán)境：室外，天氣晴朗，接收范圍內(nèi)無障礙物。

接收地點：東經(jīng)118.83°、北緯32.36°的南京某郊區(qū)。

準 備 工 作

1、自制尋星活動支架

俗話說，欲攻其利，必先攻其器，市售的Ku波段天線支架，往往為固定一顆星所設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，粗糙，調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性差，精度低，不能滿足尋星的要求，于是制作了一個尋星活動支架（圖

1、圖2 可參見筆者的相關(guān)文章），這樣尋星時，調(diào)節(jié)方位角，仰角，極化角就非常順手，調(diào)整也容易成功。

[img]http://004km.cnN、ESPN等世界知名電視頻道，在東南亞收視人數(shù)僅低于日本SKYPERFEC TV直播電視系統(tǒng)。國內(nèi)華南、西南地區(qū)擁有極好的接收條件，云、貴地區(qū)0.6m、0.75m天線可下，四川中部地區(qū)0.9m天線可過門限，而北方的北京、鄭州、石家莊、濟南等地區(qū)則需4.5m的正饋天線方能接收，鄰近我地的上海，燒友接收過，需1.8m的偏饋，看來只能望“星”興嘆了。

80°E快車6A該星Ku波段頻率范圍在K2區(qū)內(nèi)，可采用10.25GHz的高頻頭或者雙本振頭，有四套Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器，全部是免費節(jié)目，非常想收視，但北京的燒友講用中衛(wèi)1.5m的偏饋可下，其中11665V 7730信號最強，好時0.9m能下載，估計在南京沒有希望，暫時擱置（編者注：該軌位已有新衛(wèi)星出現(xiàn)，詳見本刊本期相關(guān)內(nèi)容）。

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85.2°E國際709自從去年2月份銀河衛(wèi)視直播系統(tǒng)登上該星正式開播以來，使得原本寂寞的國際709，一下子熱鬧起來，大江南北一時紛紛出現(xiàn)各地的收視報告，不過由于國際衛(wèi)星覆蓋的范圍太小，采用的是香港波束，因此接收服務(wù)區(qū)不大，廣東、廣西兩地可采用0.6m天線；湖南、湖北、浙江、云南等地可用0.75m天線，而四川、上海和我們江蘇需要0.9m天線，據(jù)說北京的燒友使用2.4m的C波段天線方可接收下來，不過今年年初，直播商發(fā)出利好消息：從2月6日至3月31日開始，信號在108.2°E的世衛(wèi)1號星正式開播，同時保留85.2°E并行傳送，3月31日終止85.2星信號，由世衛(wèi)1號獨立擔負信號傳送。屆時銀河衛(wèi)視直播系統(tǒng)將更名為新電視直播系統(tǒng)，并增加頻道。畢竟直播商們是以贏利為目的的，轉(zhuǎn)星是為了拓寬信號覆蓋面，有更多收視用戶群，帶來更大的經(jīng)濟效益（編者注：銀河衛(wèi)視在85.2°E國際709號衛(wèi)星上的播出已終止）。

87.5°E中衛(wèi)1號 Ku波段只是數(shù)據(jù)，沒有節(jié)目，不過信號很強，調(diào)星時可作定位參考。

88°E中新1號 該星在東南沿海一帶采用0.6-0.75m天線可下，而在我處收視無果，0.75m天線下不來，不過該星沒有幾套免費節(jié)目。

90°E雅瑪爾201該星有10990 V 2170、11057 V 26470 兩套Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器，也都是開鎖節(jié)目，其Ku波段場強圖覆蓋我國北方邊緣，內(nèi)地收視無望，四川曾文明燒友曾用2.4m天線收11056 V 26470一組，但余量也不大。

91.5°E馬星1號 駐有馬來西亞 Astro直播系統(tǒng)，采用Mediaguard加密系統(tǒng)，免卡機可以通過添加KEY值達到條件收視。香港的HKG燒友曾經(jīng)報告過采用華達2.4m天線，10982 V 30000、11044 V 30000兩組全下，11106 V 30000有馬賽克現(xiàn)象，而11168 V 30000 未能收下，但在越南只要0.6m的偏饋即可收下，看來衛(wèi)星波束未覆蓋我國，在國內(nèi)能夠收到的只屬于旁瓣波束的溢波收視。

95°E新天6號 信號很強，全部可下，頻率范圍在K2、K5區(qū)內(nèi)，要想收全，須采用雙本振頭，目前該星Ku波段有三套轉(zhuǎn)發(fā)器，其中11676 V 28000這組是從174.0°E國際802中11638 V 28000轉(zhuǎn)來的，現(xiàn)增加到36套節(jié)目，采用PowerVu加密方式，其中有一套免費節(jié)目ThePentagonCh（美軍全球電視網(wǎng)）。另外兩組為韓國節(jié)目，其中12728 H 26400一組搜索時需要添加PID碼，否則只有一套Onnuri TV節(jié)目，至今搞不懂韓國節(jié)目為什么還在搞PID碼玩意。

96.5°E快車AM11 ExpressAM11 該星去年4月26日發(fā)射升空，替代了原來在軌的Gorizont 28，該衛(wèi)星有四個帶寬54MHz的Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器，在我國除臺灣、海南島和華南部分地區(qū)外，其它大部分地區(qū)能很好收視，越往北方收視效

果越好，在北京0.55m即可收下。從Ku波段移動波束場強圖看出：我地的場強在48dBW左右，收視應(yīng)該有點希望，于是進行了實際接收，發(fā)現(xiàn)信號在門限之間徘徊，圖像有馬賽克現(xiàn)象，根據(jù)表2可以看出，采用0.8m的偏饋應(yīng)該能夠收下，該星和95°E可以實現(xiàn)一鍋一頭雙星。

100.5°E亞洲2號 信號很強，全部可下，為遠程教育的數(shù)據(jù)傳送和電視臺的新聞連線之用。

105.5°E亞洲3S Ku波段信號場強和亞洲2號差不多，其中信號最強為12662 H 5990這組，信號品質(zhì)達到99%，有20套廣播節(jié)目，信號最弱為12534 H 10000數(shù)據(jù)傳送，12659 V 40000為華北四套，原本是從亞洲2號因出現(xiàn)故障而轉(zhuǎn)到該星上來，先前又將原先采用四個轉(zhuǎn)發(fā)器（北京：12639 V 6930、山西：12649 V 6930、河北：12659 V 6930、天津：12681 V 6930）的單路單載波（SCPC）方式轉(zhuǎn)為共用一個轉(zhuǎn)發(fā)器的多路單載波（MCPC）方式。

108.2°E世衛(wèi)1號有一首歌唱得好：自從有了你，世界變得很精彩，的確不假，有了銀河衛(wèi)視的登陸，世衛(wèi)1號變得精彩好看，該星采用的是東北亞波束，從EIRP場強覆蓋圖可以看出國內(nèi)大部分地區(qū)使用0.75m天線均可接收，在華東地區(qū)估計0.45m的天線即可收下。

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110°E百合花2A/2C該星駐有BS日本高清晰度電視，需專用接收機接收。上海以及周邊的浙江、江蘇等地0.9m天線可以穩(wěn)定收看，深圳需要1.8m天線。

110.5°E鑫諾1號我國在1999年1月正式啟動衛(wèi)星直播到廣大農(nóng)村的第一期“村村通”工程，租用該星的一個Ku 波段轉(zhuǎn)發(fā)器，傳播中央電視臺節(jié)目和廣播節(jié)目，在此基礎(chǔ)之上，成立了CBTV（中國廣播電視）直播平臺，擁有境內(nèi)（12380、12440）、境外（12320、12500、12560）兩個平臺，均采用愛迪德2（I2）加密方式，國內(nèi)大部分地區(qū)使用可0.75m天線均接收。不過實際收視時，發(fā)現(xiàn)12500、12560這兩組轉(zhuǎn)發(fā)器比較難解，信號時有時無，不知是何原因？

113°E帕拉帕C2 信號特強，在國內(nèi)大部份地區(qū)可用0.45－0.6m的天線正常接收。駐有真世界直播系統(tǒng)，采用V 2.5加密方式。

113°E韓星2號原對該星的接收不報希望，南通的燒友電話告知：采用0.9m的中衛(wèi)偏饋天線、VS9000免卡機，在裝有鋁合金玻璃窗的封閉陽臺內(nèi)接收，大部分都能接收下來，僅有

一、兩個頻點在門限附近，其中12457 H 3072 一組信號最強，大余量接收，場強指示條顯示80％。聽后非常興奮，于是立刻進行實驗，以113°E帕拉帕C2的信號為引導(dǎo)，進入同洲機添加轉(zhuǎn)發(fā)器界面，調(diào)節(jié)了半天發(fā)現(xiàn)：當天線調(diào)到

最佳位置時，有符碼率下載，但信號鎖定指示燈不亮，搜索不到節(jié)目，宣告接收失敗。

116°E韓星3 號該星是韓國國家級電視平臺，駐有韓國SKYLife直播系統(tǒng)，其系統(tǒng)的主要股東為大韓通信，KBS韓國廣播社，MBC臺等；采用NDS（恩迪斯）加密方式。根據(jù)場強覆蓋圖分析：其信號強度以韓國本土為中心呈同心圓狀向外遞減，我國與韓國臨近的東北大部、京、津、冀、魯、蘇、滬等地區(qū)，可以使用0.45-0.75m小口徑天線接收，其它地區(qū)均要用大口徑天線才能接收（編者注：華北地區(qū)用小口徑天線是收不到韓星的）。

燒友告訴我，該星12530 H 27490這組信號最強，調(diào)試了半天和韓星2號的狀況一樣：最佳位置時，有符碼率下載，但信號鎖定指示燈不亮，考慮到該星采用K3、K4區(qū)內(nèi)，索性進行盲掃，竟然能夠接收全部的、采用左旋圓極化波的K3區(qū)內(nèi)節(jié)目，十分意外，細想起來，恍然大悟，原來燒友采用的是11.3GHz單本振的高頻頭，無法接收K3區(qū)內(nèi)節(jié)目。接收到的6個轉(zhuǎn)發(fā)器信號相同，均為25％，如果插入介質(zhì)片，相信信號還能提高。網(wǎng)上燒友講：該星在江蘇以北信號都很強，0.75m都可以收視，但用雙本振就顯勉強，用單本振10.75GHz高頻頭最佳，但很多參數(shù)下載不正常，也有時有時無現(xiàn)象。

122°E亞洲4號該星駐有香港天浪直播系統(tǒng)，已于今年1月7日正式開播，它以港、澳、臺等地區(qū)的觀眾為主要服務(wù)對象；接收參數(shù)為11727 R 24440、11804 R 24440、11881R 24440、11957 R 24440，采用右旋極化；I2方式加密播出，不附有任何免費觀賞的節(jié)目推廣頻道。服務(wù)區(qū)覆蓋香港、臺灣、華南、華東、西南地區(qū)，落地場強 55-56dBw，配合圓極化高頻頭，港、澳、臺等地區(qū)使用 0.35m天線即可接收。用線性高頻頭時信號會有一些衰減，可改用0.45m、0.6m天線，以增強接收效果，補償高頻頭不匹配之損耗。另外由于采用圓極化波，隔離度沒有了，不論供電是13V或18V，均能收到信號，使得接收調(diào)試過程簡單。接收時可選用雙本振高頻頭或10.6、10.75GHz的單本振頭，4X0系列接收機或支持愛迪德2代的接收機觀看。

124°E日星4A和128°E日星3號128.0°E日星3號（PERFEC TV）、124°E日星4A（SKY TV）先后于1996年秋、1998年春開始在Ku波段經(jīng)營日本的衛(wèi)星數(shù)字電視直播業(yè)務(wù)，1998年底兩大直播系統(tǒng)合并共同經(jīng)營，名為SKY PERFEC TV，在2000年秋天，144°E超鳥3號衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)也劃入SKY PERFEC TV直播系統(tǒng)，同時停止在144°E超鳥3號上的電視直播業(yè)務(wù)。日本SKY PERFEC TV直播系統(tǒng)采用NDS加密方式，每月20號為宣傳日，大部分開鎖播出。與眾網(wǎng)友交流得知，在中國東北部沿海區(qū)域,用0.9-1.2m天線也只能下載部分頻點，在上

海用1.8m偏饋天線才可收視，在我處沒有希望。

138°E亞太5號 該星自從去年8月份正式投入商業(yè)運行以來，香港有線電視平臺、數(shù)碼天空直播系統(tǒng)、香港藝華直播系統(tǒng)、長城直播系統(tǒng)陸續(xù)的進駐，使得該星炙手可熱，引發(fā)了新一輪接收熱潮，可以說稱為繼亞太2R、馬布海2號后又一顆熱星。由于功率強大，在國內(nèi)大部份地區(qū)用0.75m以下的天線可正常接收。

香港有線電視平臺（HKC Sat），使用12598 V 43000、12720 V 43000 兩組轉(zhuǎn)發(fā)器，采用Nagra（南瓜）2 加密方式播出，接收機采用韓國產(chǎn) Humax 專用接收機。

香港藝華直播系統(tǒng) 服務(wù)對象主要為東南亞的華人觀眾，采用12354 V 43000 轉(zhuǎn)發(fā)器，通過Conax方式加密播出，該轉(zhuǎn)發(fā)器信號最強，在我處用0.35m天線接收應(yīng)該不成問題。可以采用4X0系列接收機刷成Allcam系統(tǒng)兼容接收，或PANDA－610華人專用機接收。

香港數(shù)碼天空直播系統(tǒng)(D-SKY)先于去年7月份在亞太2R上，用兩組水平轉(zhuǎn)發(fā)器（12315 H 30000、12493 H 22425）播出，后于11月份轉(zhuǎn)到該星，采用12302 V 30000和12424 V 30000兩個轉(zhuǎn)發(fā)器，系統(tǒng)采用Viaccess2.5加密方式。

長城（亞洲）衛(wèi)星直播平臺 我國國有非盈利性衛(wèi)視平臺有兩個：一個是針對國內(nèi)的鑫諾1號的“村村通”工程，另一個就是負責對外宣傳的長城衛(wèi)星直播平臺。長城（亞洲）衛(wèi)星直播平臺的服務(wù)對象為在亞洲地區(qū)的華人、華僑和海外觀眾，目前有11個電視節(jié)目，全部免費播出。期望隨著國內(nèi)衛(wèi)星直播平臺的擴展，首顆鑫諾2號直播衛(wèi)星的升空（計劃明年上半年發(fā)射、定點92.2°E），會帶來收視政策的松動，而收視國內(nèi)沒有一個境外頻道的長城直播，理應(yīng)無可厚非。

144°E超鳥3號 該星采用的日本波束，信號比日星3號、4A強，垂直波信號略高于水平波束；網(wǎng)上資料宣稱：在我地，日本垂直波波束0.9m可下，而水平波波束需2.1m的正饋天線。經(jīng)過實際接收發(fā)現(xiàn)：0.75m天線只能下載部分頻點信號，該星信號最強為12688 V 2900（大愛）一組（編者注：大愛、華視等頻道使用的是東亞波束，所以才能收到），信號品質(zhì)可達99%，符碼率為21096的四組轉(zhuǎn)發(fā)器采用日本波束，在我處的信號品質(zhì)為25%，其中有兩百多套廣播節(jié)目。

146°E馬布海2號該星駐有菲律賓夢幻直播系統(tǒng)，它是菲律賓第一家提供衛(wèi)星電視直播到戶（DTH）服務(wù)的公司，成立于97年 4月23日。共開通46 套電視節(jié)目及10套廣播節(jié)目，采用Nagra加密方式，但已被破解，通過免卡機內(nèi)置的自動升級軟件或手動添加KEY值或者卡機插入AUFUN4自動升級卡均可達到有條件（CA）收視。由于大部分國際知名頻道進駐該系統(tǒng)，雖然為英文，華語節(jié)目僅有兩個，但節(jié)

目精彩，可看性強，被燒友公認為第二顆熱星，在國內(nèi)東南地區(qū)可使用0.75m以下的偏饋天線穩(wěn)定接收，而北方需要較大的接收天線，華北使用0.6m天線可以收到，遼寧的燒友采用1.8m的中衛(wèi)正饋天線+改制Ku頭可穩(wěn)定收視。

148°E馬星2號該星駐有越南VCTV衛(wèi)星直播系統(tǒng)，它是越南第一個衛(wèi)星直播系統(tǒng)，采用11540 H 35500轉(zhuǎn)發(fā)器，目前有17套節(jié)目，均采用Viaccess 2.6加密方式，其中VTV1－5有五套免費播出。據(jù)悉在深圳采用0.75m天線可順利接收，燒友邵東小彭介紹在湖南中部采用0.9m天線可穩(wěn)定收視，我處肯定沒有希望，只好作罷。

166°E泛美8號該星的Ku波段水平波束為東北亞波束，覆蓋我國的華東、華南、華北、東北部分地區(qū)，而垂直波束為東亞波束，覆蓋長江以南的華東、華南部分地區(qū)。南北差異很大，從網(wǎng)上燒友的收視報告來看，廣州0.45m可下，除12422 H 3677一組外，還略有余量，內(nèi)蒙古部分地區(qū)水平需0.75m，垂直1.5m加Ku頭能下；遼寧、吉林地區(qū) 0.6－0.75m可下水平，1.5m可下垂直；北京地區(qū)0.45m可下水平，2.4m能下垂直；而北方的其它地區(qū)較難接收垂直極化節(jié)目，因為它們大部分處在Ku垂直波束覆蓋區(qū)之外，一般3m以下正饋天線是無法接收的。目前值得收看的只有民視兩組，可視性也較低。

169°E泛美2號0.75m天線可下，和70.5°E歐星W5一樣，由于仰角較低，需注意天線前方有為障礙物阻擋。該星的收視價值不高，能夠免費接收的只是兩組傳送節(jié)目。

174°E國際804、180°E國際701174°E國際804 衛(wèi)星目前已經(jīng)損壞，不能工作，原來的Ku北亞波束：11638 H 28000這組已轉(zhuǎn)到新天空6號上，四川曾文明燒友曾在去年3月份收視報告中指出：在四川中部，采用2.4m的C波段天線可收下，天線仰角約9°，信噪比10.10dB。至于仰角低于8度以下180°E國際701衛(wèi)星因仰角過低，地面噪聲干擾過大而難以接收，在網(wǎng)上還未見有國內(nèi)燒友的收視報告。

第三篇：信號分析與處理 期末考試

2014-2015學(xué)年第一學(xué)期期末考試

《信號分析與處理中的數(shù)學(xué)方法》

學(xué)號： 姓名：

注意事項：

1.嚴禁相互抄襲，如有雷同，直接按照不及格處理； 2.試卷開卷；

3.本考試提交時間為2014年12月31日24時，逾期郵件無效； 4.考試答案以PDF和word形式發(fā)送到sp_exam@126.com。

1、敘述卡享南—洛厄維變換，為什么該變換被稱為最佳變換，何為其實用時的困難所在，舉例說明其應(yīng)用。

解：形為λφ()=(,)()(1-1)

0的方程稱為齊次佛萊德霍姆積分方程，其中φ（t）為未知函數(shù)，λ是參數(shù)，C（t,s）為已知的“核函數(shù)”，它定義在[0，T]×[0，T]上，我們假定它是連續(xù)的，且是對稱的：

(t,s)=(s,t)(1-2)使積分方程(1-1)有解的參數(shù)λ稱為該方程的特征值，相應(yīng)的解φ(t)稱為該方程的特征函數(shù)。

又核函數(shù)可表示為：

C(t,s)= =1()()（1-3）

固定一個變量（例如t），則式（1-3）表示以s為變量的函數(shù)C(t,s)關(guān)于正交系{φ(s)}

n∞的傅里葉級數(shù)展開，而傅里葉級數(shù)正好是λ

n

φn(t)。

設(shè)x（t）為一隨機信號，則其協(xié)方差函數(shù)

（t,s）={[x(t)-E{x(t)}][x(s)-E{x(s)}]}是一個非隨機的對稱函數(shù)，而且是非負定的。為了能方便地應(yīng)用式(1-3)，假定C(t,s)是正定的，在多數(shù)情況下，這是符合實際的。當然，還假定C(t,s)在[0，T]×[0，T]上連續(xù)?，F(xiàn)在用特征函數(shù)系{φ(t)}作為基來表示x（t）：

nx(t)= n=1αnφn(t)(1-4)其中

T∞

αn

n

= x（t）φn（t）dt

0因為{φ（t）}是歸一化正交系，所以展開式（1-4）類似于傅里葉級數(shù)展開。但是因為x（t）是隨機的，從而系數(shù)xn也是隨機的，因此這個展開式實際上并不是通常的傅里葉展開。

式(1-4)稱為隨機信號的卡享南-洛厄維展開。因為這種變換能使變換后的分量互不相關(guān)，而且這種展開的截斷既能使均方差誤差最小，又能使統(tǒng)計影響最小，故具有最優(yōu)性。

卡享南-洛厄維變換沒有固定的變換矩陣，它依賴于給定的隨機向量的協(xié)方差陣。正是這種變換的特點，也是它在實際使用時的困難所在，因為它需要依照不固定的矩陣求特征值和特征向量。

卡享南-洛厄維變換應(yīng)用在數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)中。按照最優(yōu)化原則的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以解決通訊和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的信道容量不足和計算機存儲容量不足的問題。通過對信號作正交變換，根據(jù)失真最小的原則在變換域進行壓縮?？ㄏ砟?洛厄維變換被選用并不是偶然的，因為這種變換消除了原始信號x的諸分量間的相關(guān)性，從而使數(shù)據(jù)壓縮能遵循均方誤差最小的準則實施。

2、最小二乘法的三種表現(xiàn)形式是什么？以傅里葉級數(shù)展開為例說明其各自的優(yōu)缺點。

解：希爾伯特空間中線性逼近問題的求解方法稱為最小二乘法。通常它有三種不同的表現(xiàn)形式：投影法、求導(dǎo)法和配方法。我們以傅里葉級數(shù)展開為例來說明。

投影法：

設(shè)X為希爾伯特空間，{e1,e2,e3??}為X中的一組歸一化正交元素，x為X中的某一元素。在子空間M=span{e1,e2,e3??}中求一元素m，使得

x?m‖‖x-m0‖=minm‖∈(2-1)M由于M中的元素可表示為e1,e2,e3??的線性組合，那么問題就轉(zhuǎn)化為求系數(shù) α1,α2??使得

‖x-k=1akek‖=min 2-2 投影定理指出了最優(yōu)系數(shù)α

1∞,α2??應(yīng)滿足 x-k=1akek⊥ek ,m=1,2, ??

∞由此可得（x,em）=(k=1akek ∞,em)=am

也就是說，當且僅當ak取為x關(guān)于歸一化正交系{ e1,e2,e3??}的傅立葉系數(shù)ak=(x,ek)ck時式（2-2）成立。

＝Δ

求導(dǎo)法： 記泛函

f??1,?2,??x???kekk?1?

2(2-4)為了便于使用求導(dǎo)法求此泛函的最小值，將它表為

f??1,?2,???????x???kek,x???mem?k?1m?1???x?2??kck???k2k?1k?12??(2-5)

其中ck??x,ek?。于是最優(yōu)的?1,?2,應(yīng)滿足

?f?0,m?1,2,??m即?2cm?2?m?0，或?m?cm,配方法：

m?1,2,。

f??1,?2,?2?x?2??kck???k2k?1k?1?2k?2k?2??(2-6)

? ?x??c??c?2??kck???k2

k?1k?1k?1k?12 ?x??c????k?ck?

2kk?1k?1??2 ?min??k?ck，k?1,2，以上三種方法都稱為最小二乘法。比較起來，從數(shù)學(xué)理論上講，投影法較高深，求導(dǎo)法次之，配方法則屬初等；從方法難度上講，求導(dǎo)法最容易，投影法和配方法各有千秋；從結(jié)果看，配方法最好，因為它不僅求出了最優(yōu)系數(shù)?k，而且由配方結(jié)果立即可知目標函數(shù)f??1,?2,?的極值。此外，配方法和投影法都給出了f達到極小的充分和必要條件，但求導(dǎo)法給出的僅僅是極值的必要條件，如果是極值，還不知道是極大還是極小，所以是不完整的。

通過以上的比較，我們不能簡單地得出結(jié)論，說這三種方法孰勝孰劣。例如： 投影法必須把所討論的最優(yōu)化問題放到某個希爾伯特空間的框架中去；

求導(dǎo)法必須有可行的求導(dǎo)法則，如果未知的變元是向量，矩陣或函數(shù)，求導(dǎo)法就不那么直捷了；

配方法則是一種技巧性很強的方法，如果目標函數(shù)的表達式比較復(fù)雜（例如含有向量和矩陣），那么配方是相當困難的，甚至?xí)譄o策。

因此，在不同的場合，根據(jù)不同的需要和可能，靈活地使用恰當?shù)姆椒?，是掌握最小二乘法的關(guān)鍵。

3、二階矩有限的隨機變量希爾伯特空間中平穩(wěn)序列的預(yù)測問題的法方程稱為關(guān)于平穩(wěn)序列預(yù)測問題的yule-walker方程，試用投影法和求導(dǎo)法推導(dǎo)該方程。該方程的求解算法稱為最小二乘算法，請對這些算法的原理予以描述。

解：考慮二階矩有限的隨機變量希爾伯特空間中的序列?x1,x2,?，記子空間

Mk,N?span?xk?N,xk?N?1,現(xiàn)在的問題是，用Mk,N中的元素 ,xk?1?(3-1)

xk?N????mxk?mm?1N(3-2)

來估計xk，并使得均放誤差最小，也就是求系數(shù)?1，?N使得

xk?xN2k?E??x?x???min(3-3)

?N?2kk這個問題就是隨機序列的預(yù)測問題。投影法：

?N?根據(jù)投影定理，xk應(yīng)是xk在子空間Mk,N中的投影，即?1，?N滿足

N??x??x?k?mk?m??xk?l,l?1,m?1??,N(3-4)根據(jù)空間中的正交性定義，上式即為

??E?xmm?1Nk?mk?lx??E?xkxk?l?,l?1，N(3-5)這就是最佳預(yù)測的法方程。因為隨機序列?x1,x2,?是平穩(wěn)的，故式(3-5)可寫作

?rm?1Nm?l?m?rl,l?1，N(3-6)其中r???r?。方程(3-6)即為??E?xm??xm?是該平穩(wěn)序列的自相關(guān)，它滿足rYule-Walker方程，它的分量形式為

?r0?r?1???rN?1求導(dǎo)法：

r1r0rN?2rN?1???1??r1?rN?2???2??r2???????(3-7)??????????r0???N??rN? 我們先將式(3-3)改寫為如下形式

f??1,進一步推導(dǎo)有 ,?n??x???kykk?1n2?min(3-8)

nn??f??x???kyk,x???kyk?k?1k?1???x?2??x,yk??k????yk,ym??k?mk?1k?1m?12nnn(3-9)

?x?2?T???TY?利用求導(dǎo)公式，?應(yīng)滿足??f??2??2Y??0，即Y???。

2最小二乘法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)。它通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。最小二乘法還可用于曲線擬合。其他一些優(yōu)化問題也可通過最小化能量或最大化熵用最小二乘法來表達。

4、簡述卡爾曼濾波以及由其衍生出的EKF、UKF和粒子濾波的原理，指出卡爾曼濾波中Q陣和R陣的確定方法以及對濾波結(jié)果的影響，并指出以上這些濾波算法可能的應(yīng)用。

解：卡爾曼濾波器用反饋控制的方法估計過程狀態(tài)：濾波器估計過程某一時刻的狀態(tài)，然后以測量變量的方式獲得反饋。

卡爾曼濾波器可分為兩個部分：時間更新方程和測量更新方程。

時間更新方程負責及時向前推算當前狀態(tài)變量和誤差協(xié)方差估計的值，以便為下一個時間狀態(tài)構(gòu)造先驗估計。

測量更新方程負責反饋——也就是說，它將先驗估計和新的測量變量結(jié)合以構(gòu)造改進的后驗估計。時間更新方程也可視為預(yù)估方程，測量更新方程可視為校正方程。

時間更新方程：

??k?1?Buk?1(4-1)xk?Ax?TP?APA?Q(4-2)kk?1

狀態(tài)更新方程：

?T?T?1Kk?PkH(HPkH?R)(4-3)???k?xk?kx?Kk(yk?Hx)(4-4)

Pk?(I?KkH)Pk?(4-5)

測量更新方程首先做的是計算卡爾曼增益Kk。

?其次便測量輸出以獲得zk，然后產(chǎn)生狀態(tài)的后驗估計。最后按Pk?(I?KkH)Pk產(chǎn)生估計狀態(tài)的后驗協(xié)方差。

計算完時間更新方程和測量更新方程，整個過程再次重復(fù)。上一次計算得到的后驗估計被作為下一次計算的先驗估計。由于這種遞歸很容易實現(xiàn)，所以卡爾曼濾波器得到了廣泛的應(yīng)用。

卡爾曼濾波器可應(yīng)用于所有的需要對狀態(tài)進行估計的對象中，目前在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息融合，雷達目標跟蹤，計算機圖像處理等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

5、什么是插值？有多少種插值？具體說明樣條插值的原理，舉例說明其應(yīng)用。

解：在有的實際問題中，被逼函數(shù)處的數(shù)值：

x?t?并不是完全知道的，只是知道其在一些采樣點x?ti??xi,i?0,1,(5-1)這時，希望用簡單的或可實現(xiàn)的函數(shù)f?x?去擬合這些數(shù)據(jù)。如果恰能做到f?ti??xi，那么這就為插值；如果辦不到，則要考慮最佳逼近問題。

插值的種類：

多項式插值，有理插值，指數(shù)多項式插值。

差值很早就為人所應(yīng)用，早在6世紀，中國的劉焯已將等距二次插值用于天文計算。17世紀之后，I.牛頓，J.-L.拉格朗日分別討論了等距和非等距的一般插值公式。在近代，插值法仍然是數(shù)據(jù)處理和編制函數(shù)表的常用工具，又是數(shù)值積分、數(shù)值微分、非線性方程求根和微分方程數(shù)值解法的重要基礎(chǔ)，許多求解計算公式都是以插值為基礎(chǔ)導(dǎo)出的。

插值在圖像處理中的應(yīng)用。在許多實際應(yīng)用中，需要對圖形或圖像以某種方式進行放大或縮小。幾何變換中的縮放處理可以改變圖像或圖像中部分區(qū)域的大小，但對圖像進行縮放的目標是盡量減少變化后圖像的空間畸變，插值方法可以幫助我們將這種畸變減少到最少程度。

第四篇：《信號分析與處理》教案

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號分析與處理

本章節(jié)授課內(nèi)容：緒論（信號概述）

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：3 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習(xí)

設(shè)計）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

本章主要介紹有關(guān)信號的基本概念 —— 信號、信號的分類，并介紹信號分析和信號處理的相關(guān)知識。

要求學(xué)生掌握信號、信息的概念及其相關(guān)之間的關(guān)系，理解信號分析和信號處理的概念。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時分配（2學(xué)時）

1．1 信號 1．2 信號的分類 1．3 信號分析與處理

輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

主要外語詞匯

signal, periodic signal, nonperiodic signal, digital signal, analog signal, signal process

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001

2.鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．徐守時．信號與系統(tǒng)理論、方法和應(yīng)用．合肥：中國科技大學(xué)出版社，1999

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號分析與處理

本章節(jié)授課內(nèi)容：模擬信號的頻譜分析

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：12 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習(xí)

設(shè)計）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

模擬信號分析是信號分析的基本內(nèi)容之一，也是本課程的最基礎(chǔ)部分。通過對模擬信號的頻譜分析，掌握信號頻譜的概念以及周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜特點，為離散信號的分析打下良好的基礎(chǔ)。

要求學(xué)生掌握周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜分析方法，理解與掌握周期信號，非周期信號和抽樣信號頻譜特點。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時分配（12學(xué)時）

（2學(xué)時）2．1 連續(xù)時間信號的時域分析

（4學(xué)時）2．2 周期信號的頻譜分析——傅里葉級數(shù)（4學(xué)時）2．3 非周期信號的頻譜分析——傅里葉變換（2學(xué)時）2．4 抽樣信號的傅里葉變換

重點、難點及對學(xué)生的要求（掌握、熟悉、了解、自學(xué)）

1）掌握與理解頻譜的基本概念。

2）掌握周期信號的頻譜分析方法以及特點。（重點、難點）3）掌握非周期信號的頻譜分析方法以及特點。（重點、難點）4）了解周期信號傅里葉級數(shù)和傅里葉變換的聯(lián)系與區(qū)別。5）掌握抽樣信號的傅里葉變換。

主要外語詞匯

signal, periodic signal, nonperiodic signal, digital signal, analog signal, step signal, impulse signal, sine signal, cosine signal, rectangular pulse signal, complex exponential signal, Fourier analysis, Fourier transform, Fourier series, Fourier coefficient, spectrum density, amplitude spectrum, phase spectrum, complex spectrum.輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復(fù)習(xí)思考題

2-1 2-2 2-3 2-4 2-5

2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-12 2-13 2-14 2-15 2-16 2-17 2-18

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001

2.鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．徐守時．信號與系統(tǒng)理論、方法和應(yīng)用．合肥：中國科技大學(xué)出版社，1999

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：離散信號分析

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：10 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習(xí)

設(shè)計）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

離散信號分析是數(shù)字信號處理的基本內(nèi)容之一，也是本課程的重點。通過對信號的頻譜分析，掌握信號特征，以便對信號作進一步處理，達到提取有用信號的目的。

要求學(xué)生掌握離散信號分析方法，注重DTFT，DFS，DFT的基本概念，以及它們的區(qū)別與聯(lián)系，熟悉FFT算法原理。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時分配（10學(xué)時）

（1學(xué)時）3．1 離散時間信號——序列（1學(xué)時）3．2 序列的z變換（1學(xué)時）3．3 序列的傅里葉變換（1學(xué)時）3．4 離散傅里葉級數(shù)（DFS）（2學(xué)時）3．5 離散傅里葉變換（DFT）（2學(xué)時）3．6 快速傅里葉變換（FFT）（2學(xué)時）3．7 離散傅里葉變換的應(yīng)用

重點、難點及對學(xué)生的要求（掌握、熟悉、了解、自學(xué)）

1）掌握與熟悉DTFT，DFS，DFT的基本概念。（重點）2）掌握DTFT，DFS，DFT的區(qū)別與聯(lián)系。（重點、難點）3）熟悉FFT算法原理，正確繪制FFT運算蝶形圖。4）了解DFT的應(yīng)用。

主要外語詞匯

discrete time signal, sequence, discrete time Fourier transform, discrete Fourier transform, discrete Fourier series, principal value sequence, convolution sum, bit-reversal, butterfly flow graph

輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復(fù)習(xí)思考題

3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-12 3-13 3-14 3-15 3-16 3-17 3-18

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001

2.鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．程佩青．數(shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學(xué)出版社，2001 7．陳懷?。當?shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：模擬濾波器的設(shè)計

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：6 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習(xí)

設(shè)計）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

信號處理中最廣泛的應(yīng)用是濾波。數(shù)字濾波器的設(shè)計是數(shù)字信號處理中最基本的技術(shù)之一。但是某些數(shù)字濾波器實質(zhì)上是對模擬濾波器的模仿。通過本章的學(xué)習(xí)，了解模擬濾波器的基本概念和設(shè)計原理，為數(shù)字濾波器的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

要求學(xué)生掌握與理解模擬濾波器的基本概念及設(shè)計方法，掌握Butterworth 和Chebyshev模擬濾波器的設(shè)計。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時分配（6學(xué)時）

（2學(xué)時）

4．1 模擬濾波器的基本概念及設(shè)計方法（4學(xué)時）

4．2 模擬濾波器的設(shè)計

重點、難點及對學(xué)生的要求（掌握、熟悉、了解、自學(xué)）

1）掌握與理解模擬濾波器的基本概念及設(shè)計方法。（重點）

2）掌握Butterworth 和Chebyshev模擬濾波器的設(shè)計。（重點、難點）3）了解頻率變換法設(shè)計高通、帶通和帶阻濾波器的方法。

主要外語詞匯

filter, Butterworth approximation, Chebyshev approximation , ideal low-pass filter, system function.輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復(fù)習(xí)思考題 4-1 4-2 4-3 4-4

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001 2．鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．程佩青．數(shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學(xué)出版社，2001 7．陳懷?。當?shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

山東大學(xué)授課教案

課程名稱 ：信號與系統(tǒng)

本章節(jié)授課內(nèi)容：數(shù)字濾波器的設(shè)計

教學(xué)日期 授課教師姓名：李歧強

職稱：教授

授課對象：自動化09級

授課時數(shù)：10 教材名稱及版本：信號分析與處理

楊西俠、柯晶編著

授課方式（講課√

實驗

實習(xí)

設(shè)計）

本單元或章節(jié)的教學(xué)目的與要求

數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理中最重要的基本內(nèi)容之一，通過本章的學(xué)習(xí)，了解數(shù)字濾波器的基本概念并掌握IIR和FIR的原理及設(shè)計方法。

授課主要內(nèi)容及學(xué)時分配（10學(xué)時）

（1學(xué)時）5．1 基本概念

（3學(xué)時）5．2 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計

（4學(xué)時）5．3 FIR數(shù)字濾波1 基本概念器設(shè)計（2學(xué)時）5．4數(shù)字濾波器的2 IIR數(shù)字濾波實現(xiàn) 3 FIR數(shù)字濾波

重點、難點及對學(xué)生的要求（掌握4數(shù)字濾波器的、熟悉、了解、自學(xué)）

1）掌握與理解數(shù)字濾波器的基本概念及設(shè)計方法。（重點）2）掌握IIR 和FIR模擬濾波器的設(shè)計。（重點、難點）3）了解數(shù)字濾波器的實現(xiàn)。

主要外語詞匯

digital filter, impulse invariance, bilinear transformation, window function, finite impulse response(FIR), infinite impulse response(IIR), recursive digital filter, nonrecursive digital filter.輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標本、示教等）多媒體課件

復(fù)習(xí)思考題

5-1 5-2

5-3

5-4

5-5

5-6

5-7 5-8 5-9 5-10 5-11

參考教材（資料）

1.周浩敏．信號處理技術(shù)基礎(chǔ)．北京：航空航天大學(xué)出版社，2001 2．鄭君里，應(yīng)啟絎，楊為理．信號與系統(tǒng)．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H.Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清華大學(xué)出版社影印本）

4．Orfanidis S.J.Introduction to Signal Processing.Prentic Hall International,Inc,1996（清華大學(xué)出版社影印本）

5．陳行祿，秦永年．信號分析與處理．北京：航空航天大學(xué)出版社，1992 6．程佩青．數(shù)字信號處理教程（第二版）．北京：清華大學(xué)出版社，2001 7．陳懷?。當?shù)字信號處理教程——MATLAB釋義現(xiàn)實現(xiàn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004

第五篇：相控陣雷達信號處理的基礎(chǔ)

相控陣雷達信號處理的基礎(chǔ)

摘要

本文節(jié)給出了一個關(guān)于相控陣雷達原理和術(shù)語的簡短的調(diào)查研究。波束形成、雷達探測與參數(shù)估計已經(jīng)描述過了。子陣的概念，單脈沖與任意子陣的估計開發(fā)。作為一個自適應(yīng)波束形成，這是在其他幾個部分處理的準備，關(guān)于模型塑造的確定性加權(quán)的主題將會進行詳細的介紹。

1.0 引言

當今陣列在許多應(yīng)用程序、視圖和術(shù)語中的運用是完全不同的。我們在這里介紹幾個相控陣雷達天線和相關(guān)信號處理的具體特點。首先，雷達原理和術(shù)語的解釋。大量陣列單元的波束形成是典型雷達天線的特點和問題，在其他應(yīng)用程序眾所周知。因此，我們討論了陣列填滿、大光圈和帶寬的特殊問題。為了降低成本和空間，天線的輸出通常歸結(jié)于子陣。數(shù)字化處理只能靠子陣輸出解決。等部分模擬和數(shù)字波束形成的問題，特別是光柵的問題進行了討論。本主題將重新考慮自適應(yīng)波束形成，空時自適應(yīng)處理（STAP），和SAR。

雷達探測范圍和方向估計由統(tǒng)計假設(shè)檢驗和參數(shù)估計理論進行計算。這一理論的主要應(yīng)用將在下一章的自適應(yīng)波束形成中進行討論。在這個章中，我們提出了單脈沖估計的應(yīng)用，并且在下一章中擴展到自適應(yīng)陣列或STAP的單脈沖估計。

由于波束形成在相控陣中起著核心作用，也為各種自適應(yīng)波束形成做了準備，并且為確定性天線波束形成和和相關(guān)通道精度要求做了詳細介紹。

2.0雷達和陣列的基礎(chǔ)

2.1基本概念

雷達原理在圖1中進行了描述。一個長度為τ的脈沖被傳輸，被反射在目標上和在t0時刻雷達再次收到該脈沖。這個信號的傳輸時間經(jīng)計算為

R0?ct0/2。這個過程中脈沖重復(fù)間隔為（PRI）T。因此，最大的明確范圍為

Rmax?cT/2。

比之???/T稱為占空比。

1PSignalPnoisePmGt.?0.Gr?2?.24?4??R?kT0FB?.L1接收到的信號與噪聲功率比（SNR）由雷達方程描述。

SNR??4?R?22.? 波長(cm)kT0 =4*10-21 Ws(W/Hz)F 噪聲系數(shù)(dim-less)B 帶寬(Hz)L 損耗(dim-less)

這是的1/R規(guī)則要求雷達設(shè)計師必須盡可能增加傳送或接收的能量?？焖賹崟r處理：過濾接收到的脈沖使得信號能量能夠最大限度地提?。ㄆヅ錇V波，脈沖壓縮）。這是實現(xiàn)卷積接收到的數(shù)據(jù)樣本yk?4zk發(fā)射波的形式sk，k?1..L,?szr?1Lk?r。脈沖壓縮后距離分辨率為?R?c?/2，其中τ是脈沖壓縮后的有效脈沖長度。通過壓縮后較短的長度對長發(fā)射脈沖進行適當?shù)木幋a，因此可以實現(xiàn)很高的分辨率。這需要一個更大的帶寬。脈沖之前的么長度和壓縮后的長度之比稱為壓縮比K，與時間帶寬積類似，K=?before/?after?B?before。模擬波形，如用于脈沖壓縮的線性頻率調(diào)制（調(diào)頻），或通過某種子脈沖切換的離散碼，例如：二進制代碼或多相碼。脈沖壓縮后的雷達旁瓣對于避免假目標非常重要。此外，壓縮脈沖必須適應(yīng)多普勒頻移，多普勒頻移是一個典型的目標重復(fù)移動的頻率。

慢時處理：接收信號能量可以增加整合電源脈沖。由于多普勒效應(yīng)，具有一定徑向速度?R的目標回波經(jīng)歷了一個fD?2?R/?的頻移。從脈沖間隔時間T，我們可以觀察到一次相移

?D?2?fDT。如果這次變換得到補償就能收集到最大

?y???e?j2?fDkTykk?1K能量。正確的相位補償?shù)目偤捅环Q為連貫整合，向速度和因此導(dǎo)致的多普勒頻為相干處理間隔，CPI。

fD。當然，徑

是未知的，必須進行估計。積分時間KT被稱此外，也可以只對幅度進行相加，叫做非相干積分，?y???y2k?1K2k。在一

個雷達的固定觀察方向（例如若干CPI）上的所有處理時間稱為延時。

2.2相控陣原理

相控陣的原理是從大量的基本球面波形如圖2所示，生成一個波前平面。一些陣列天線的技術(shù)實現(xiàn)也顯示在圖中。球面波通過基本天線單元的全方位特征來近似實現(xiàn)。在基本天線上應(yīng)用適合的激勵和接收的所有信號的總和被稱為波束形成。

為什么人們對相控陣天線如此感興趣?它的主要優(yōu)點是幾乎是無限快速地轉(zhuǎn)換陣列的觀察方向。這使得我們可以根據(jù)一些最優(yōu)準則，而不是根據(jù)一個連續(xù)的41R機械運動來闡明搜索空間?；仡櫆蕜t，這迫使我們集中傳輸能量。優(yōu)化目標接收的能量的各個方面都可以用關(guān)鍵詞——能量管理來表示，這是相控陣的本質(zhì)上的優(yōu)勢。特定的能源管理組成部分是

? 相干積分幾乎可以達到任意長。這可以做到更好的雜波抑制（多普勒分辨力），通過提取光譜的特征來進行目標分類，并最終進行SAR和ISAR處理。

? 時分復(fù)用的不同雷達的任務(wù)，如搜索和跟蹤多個目標的性能。這允許使用單相位陣列雷達作為多功能雷達。

? 個別的雷達任務(wù)的優(yōu)化：優(yōu)化搜索，采集和跟蹤波形，需要時的高精度測量，變量的光束形狀，跟蹤優(yōu)化算法（雷達通過跟蹤算法和一個先驗信息來進行控制）。

? 較低的主要能量消耗（僅適用于主動陣列，節(jié)省約2倍）

? 高故障間的平均時間間隔（MTBF）由于優(yōu)美的退化（只對于主動陣列）? 如果在天線孔徑的空間樣本可供選擇：自適應(yīng)波束形成（ABF）的時空自適應(yīng)處理（STAP），超高分辨率

2.3 波束形成

相控陣的關(guān)鍵技術(shù)問題之一是波束形成的操作。為了連貫地總結(jié)所有信號，在位置r??x,y,z?T的天線單元的接收信號的時間延遲必須進行補償。我們通過如圖3所示的天線坐標系統(tǒng)U中的單位方向向量（有時也被稱為“方向余弦”），來表示入射波平面的入射角。綠色的平面可能代表一個平面天線的口徑。公式對于三維陣列也有效。位置r的元素和原點之間的路徑長度是

對于如圖3左邊子圖所示的線性天線，它等于xsin?。在元素r處的信號可寫為

其中，f是發(fā)射頻率，c是光速。相應(yīng)地，我們在方向U0上用N個天線單元形成一個波束，通過補償這些延遲

上標H表示共軛轉(zhuǎn)置。我們稱有等距單元的線性天線在眾所周知的函數(shù)。

a?u0?為控制向量。對于一個特殊的情況下的x?d?/2xk?kd?/2（此單元被k分開），此結(jié)果導(dǎo)致了