介绍

线性调频波形在现代雷达系统中是一种流行的选择，因为它可以通过宽带宽实现高距离分辨率。然而，当带宽在几百兆赫甚至千兆赫的数量级上时，在数字领域很难进行匹配滤波或脉冲压缩，因为在这样的数据速率下很难找到高质量的A/D转换器。

拉伸加工，有时也称为deramp，是一种可以在这种情况下使用的技术。拉伸处理是在模拟域进行的。

首先将接收到的信号与发射脉冲的副本混合。注意，副本与引用范围的返回值相匹配。一旦混合，得到的信号包含一个频率分量，该频率分量对应于从这个参考范围测量的距离偏移量。因此，可以通过对混频器输出的信号进行频谱分析来估计准确的范围。

另外，代替处理由脉冲覆盖的整个范围跨度，而是在预定义参考范围周围的小窗口上聚焦。由于范围有限，弹力处理器的输出数据可以以较低的速率进行采样，放松A / D转换器的带宽要求

以下部分展示了一个使用拉伸处理的距离估计示例。

仿真设置

本例中的雷达系统使用一个3 MHz扫描带宽的线性调频波形。该波形可用于实现50米的距离分辨率和8公里的最大无模糊距离。采样率设置为6mhz，即扫描带宽的两倍。有关雷达系统的更多信息，请参阅改进现有系统测距性能的波形设计．

三个目标分别位于距离雷达2000.66、6532.63和6845.04米。在接收器上模拟10个脉冲。这些脉冲包含目标的回波。

[rx_pulses，波形] =借口刺激;fs = waveform.samplerate;

接收脉冲的时频图如下所示。为了提高信噪比(SNR)，在绘图前进行了相干脉冲积分。在图中，第一个目标的返回在14到21毫秒之间可以清晰地看到，而第二个和第三个目标的返回要弱得多，出现在45毫秒之后。

helperStretchSignalSpectrogram (pulsint (rx_pulses,“连贯”)、fs、．..8、4接收信号的）;

拉伸加工

要进行拉伸处理，首先要确定参考范围。在这个例子中，目标是在距离雷达约6700米的500米范围内搜索目标。可以使用波形、所需的参考范围和范围跨度形成拉伸处理器。

refrng = 6700;rngspan = 500;prop_speed = physconst (“光速”）;stretchproc = getStretchProcessor(波形,refrng、rngspan prop_speed)

stretchproc =分阶段。StretchProcessor with properties: SampleRate: 5.9958e+06 PulseWidth: 6.6713e-06 PRFSource: 'Property' PRF: 1.8737e+04 SweepSlope: 4.4938e+11 SweepInterval: 'Positive'传播速度:299792458 ReferenceRange: 6700 RangeSpan: 500

接下来，将接收到的脉冲通过拉伸处理器传递。

y_stretch = stretchproc (rx_pulses);

现在，相干积分脉冲来提高信噪比。

y = pulsint (y_stretch,“连贯”）;

拉伸处理后的信号谱图如下图所示。注意，第二个和第三个目标的回声不再作为一个斜坡出现在情节中。相反，它们的时频特征出现在固定频率，大约0.5和-0.5 MHz。因此，对信号进行了失稳处理。此外，第一个目标没有返回礼物。事实上，任何超出兴趣范围的信号都被抑制了。这是因为拉伸处理器只允许在范围窗口内通过目标返回。这个过程通常被称为范围控制在真实系统中。

helperStretchSignalSpectrogram (y, fs, 16日12日“Deramped信号”）;

区间估计

为了估计目标距离，绘制信号的频谱。

周期图(y,[], 2048年,stretchproc。SampleRate,“中心”）;

从图中可以看出，失谐信号中存在两个主频分量，对应两个目标。这些峰值的频率可以用来确定这些目标的真实距离值。

[p, f] = periodogram(y，[]，2048,stretchproc.)SampleRate,“中心”）;[~, rngidx] = findpeaks (pow2db (p / max (p)),“MinPeakHeight”5);rngfreq = f (rngidx);re = stretchfreq2rng (rngfreq,．..stretchproc.SweepSlope、stretchproc.ReferenceRange prop_speed)

re =2×1103.×6.8514 - 6.5174

估计距离为6518米和6852米，与6533米和6845米的真实距离相匹配。

减少了采样率

如引言部分所述，拉伸处理的一个吸引人的特点是它减少了后续处理阶段的带宽要求。在这个例子中，感兴趣的范围是500米。后续处理阶段所需的带宽可以计算为

rngspan_bw =．..2 * rngspan / prop_speed * waveform.SweepBandwidth / waveform.PulseWidth

rngspan_bw = 1.4990 e + 06

按照与原系统相同的设计原则，将带宽的两倍作为采样频率，就得到了新的采样频率

fs_required = 2 * rngspan_bw

fs_required = 2.9979 e + 06

dec_factor =圆(fs / fs_required)

dec_factor = 2

最后的小数因子是2。这意味着在模拟域进行拉伸处理后，与不使用拉伸处理的情况相比，信号只能以采样频率的一半进行采样。这样，对A/D转换器的要求就放宽了。

为了在仿真中验证这一好处，下一节将说明，在拉伸处理后，可以用抽取的信号估计相同的范围。

设计一个抽取滤波器杀害多人者=设计(fdesign.decimator (dec_factor低通滤波器的，．..“N, F3dB”10 1 / dec_factor)“SystemObject”,真正的);%毁掉y_stretch =杀害多人者(y_stretch);

这一次，功率谱密度是根据范围绘制的。

y = pulsint (y_stretch,“连贯”）;[p, f] = periodogram(y，[]，2048,fs_required，“中心”）;rng_bin = stretchfreq2rng (f,．..stretchproc.SweepSlope、stretchproc.ReferenceRange prop_speed);情节(rng_bin pow2db (p));包含(的范围(m)）;ylabel (“功率/频率(dB / Hz)”）;网格在；标题(“周期图功率谱密度估算”）;

[~, rngidx] = findpeaks (pow2db (p / max (p)),“MinPeakHeight”5);re = rng_bin (rngidx)

re =2×1103.×6.8504 - 6.5232

真实距离值分别为6533米和6845米。如果没有抽取，距离估计是6518米和6852米。使用抽取，距离估计为6523米和6851米。因此，与非抽取情况相比，范围估计只需要大约一半的计算就能得到相同的结果。

概括

这个例子展示了当使用线性调频波形时，如何使用拉伸处理来估计目标距离。结果还表明，拉伸处理降低了带宽要求。

参考

[1]马克•理查兹雷达信号处理的基础麦格劳-希尔,2005年。