Chirp信号的基本原理与应用

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#Chirp信号的基本原理与应用

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# Chirp信号的分析与基本原理
chirp的汉语意思是“ 喳喳声；唧唧声”。
Chirp信号是指持续期间频率连续线性变化（频率随着时间递增或递减）的扫频信号，又被称为线性调频信号（LFM），是一种常用的雷达信号，是当前应用最广泛的脉冲压缩信号。调制出的此类脉冲压缩信号以声波形式发射出来，听到的声音如同鸟类的啁啾声，所以LFM信号会有Chirp信号的名称。
Chirp信号是非常典型的非平稳信号，不仅是自然存在的一种常见信号形式，也是人类使用最多的一种检测信号形式。自然界中，海豚和蝙蝠等动物发出的用来定位的声波信号就是Chirp信号的一种，另外还有天体间的万有引力波、色散介质中的声脉冲等等。Chirp信号形式代表了一些实际过程和物理现象，其信号参数反映了客观对象的某种状态和属性，因而对Chirp信号的参数估计是实际应用的需要。基于Chirp信号的优点，它也被广泛用于声纳、雷达、地震勘探和通信传输等领域。
假设一个Chirp信号的开始频率为250Hz，结束频率为2KHz，很明显，这个Chirp信号的频率是随时间递增的。假设Chirp信号的数据存储在内存2048的RAM中,通过转换频率为10KHz的单片机DA转换输出。下面我们借助MATLAB工具定性的看一下Chirp信号。
```
Fs = 10000;   % 采样频率10kHz
T = 1/Fs;     % 采样时间 
L = 2048;     % 信号长度
t=0:T:0.25;   % 时间
y = chirp(t,250,0.25,2000);
        % chirp信号从0-0.25秒，频率从250Hz-2000Hz
plot(t,y);    % 画出chirp信号
title('Chirp信号')
xlabel('时间(s)')
ylabel('幅值')
```
运行结果如下图：

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_464357" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=464357&handlekey=savephoto_464357">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

越密集的地方说明频率越高，越稀疏的地方说明频率越低。
如果想要听到这段Chirp声音，还可以输入下面的代码，你可以尝试一下是不是鸟叫声。
```
sound(y);    % 电脑端播放chirp信号
```
如果连续播放这段声音，还需要用到for循环，这样也就模拟了chirp声音循环播放了。
```
for cnt = 0:100; % 循环播放次数
sound(y);    % 电脑端播放chirp信号
end
```

# Chirp信号的应用
单片机AD转换速率为10kHz，相当于采样频率也为10KHz，声音信号为250Hz-2000Hz的一段带通信号，满足奈奎斯特抽样定理。
卓晴教授的Chirp信号的数据初始化子程序为:
```c
//------------------------------------------------------------------------------
void InitDACBuffer(float fStartF, float fEndF) {
  float fAngle = 0;
  float fFrequency;
  float fDeltaT = 1.0 / DAC_OUTPUT_FREQUENCY;
  
  int i;
  for(i = 0; i < DAC_BUFFER; i ++) {
  
  g_nDACBuffer<i> = (unsigned short)((sin(fAngle * 2 * 3.1415926) + 1.0) / 2 * 0x4ff)+0x100;
     
  fFrequency = (fEndF - fStartF) * (i + 1) / DAC_BUFFER + fStartF;
  fAngle += fFrequency * fDeltaT;
  }
}

```
由于疫情原因，没有硬件条件，下面用MATLAB来模拟一下这段程序：
```
fAngle = 0;
Fs = 10000;    % 采样频率
T = 1/Fs;      % 采样时间 
L = 2048;      % 信号长度
fAngle = 0;
for i=1:L
buffer(i)=((sin(fAngle*2*pi)+1)/2*1279)+256;
fFrequency = (2000 - 250) * (i) / 2048 + 250;
fAngle = fAngle+fFrequency*T;
end
plot(buffer)
title('单片机生成Chirp信号')
xlabel('时间(s)')
ylabel('幅值')
```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_464372" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=464372&handlekey=savephoto_464372">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

Handsomebj

您好请问

buffer(i)=((sin(fAngle*2*pi)+1)/2*1279)+256;

buffer里存储的是什么呢不太懂希望楼主可以答复

bqgup

Handsomebj 发表于 2020-4-6 21:18 您好请问 buffer(i)=((sin(fAngle*2*pi)+1)/2*1279)+256; buffer里存储的是什么呢不太懂希 ...

buffer里面存储的是不同时刻chirp信号的幅度

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