简介

线性调频波形是现代雷达系统的热门选择，因为它可以通过宽带宽扫频来实现高距离分辨率。然而，当带宽达到数百兆赫，甚至千兆赫时，就很难在数字领域执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，有时也称为拉伸加工deramp是一种可以在这种情况下使用的技术。拉伸处理在模拟域中执行。

接收到的信号首先与发射脉冲的副本混合。请注意，副本匹配来自引用范围的返回值。一旦混合，得到的信号包含一个频率分量，对应于从这个参考范围测量的距离偏移。因此，可以通过对混合器输出端的信号进行频谱分析来估计准确的范围。

此外，处理不是处理脉冲覆盖的整个范围，而是集中在预定义的参考范围周围的一个小窗口上。由于范围跨度有限，拉伸处理器的输出数据可以以较低的速率采样，从而放宽了a /D转换器的带宽要求

下面几节展示了使用拉伸处理进行范围估计的示例。

仿真设置

本例中的雷达系统使用线性调频波形，扫描带宽为3 MHz。该波形可用于实现50米的距离分辨率和8公里的最大明确距离。采样速率设置为6mhz，即扫描带宽的两倍。有关雷达系统的更多信息，请参见提高现有系统距离性能的波形设计．

3个目标分别位于距离雷达2000.66米、6532.63米和6845.04米的位置。接收器模拟了10个脉冲。这些脉冲包含来自目标的回波。

[rx_pulse，波形]= helperstretchsimulation;fs = format . samplerate;

接收脉冲的时频图如下所示。在绘制图之前进行相干脉冲积分，以提高信噪比。在图中，第一个目标的回报可以在14到21毫秒之间清晰地看到，而第二个和第三个目标的回报要弱得多，出现在45毫秒之后。

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

拉伸处理

要执行拉伸处理，首先确定一个参考范围。在这个例子中，目标是在500米的窗口内搜索距离雷达约6700米的目标。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，refng,rngspan,prop_speed)

Stretchproc = phase。StretchProcessor with properties: SampleRate: 5.9958e+06 PulseWidth: 6.6713e-06 PRFSource: 'Property' PRF: 1.8737e+04 SweepSlope: 4.4938e+11 SweepInterval: 'Positive' PropagationSpeed: 299792458 ReferenceRange: 6700 RangeSpan: 500

接下来，将接收到的脉冲传递给拉伸处理器。

Y_stretch = stretchproc(rx_pulse);

现在，对脉冲进行相干积分以提高信噪比。

Y = pulsint(y_stretch，“连贯”）;

拉伸处理后的信号频谱图如下图所示。注意，第二个和第三个目标回波不再作为斜坡出现在图中。相反，它们的时频特征出现在恒定的频率上，大约在0.5和-0.5 MHz。因此，信号是去阻尼的。此外，第一个目标没有回报。事实上，任何超出兴趣范围的信号都被抑制了。这是因为伸缩处理器只允许通过范围窗口内的目标返回值。这个过程通常被称为范围控制在实际系统中。

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

区间估计

要估计目标范围，请画出信号的频谱。

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

从图中可以看出，脱振信号中存在两个主频分量，分别对应两个目标。这些峰值的频率可以用来确定这些目标的真实范围值。

[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

预计距离为6518米和6852米，与实际距离6533米和6845米相吻合。

降低采样率

正如在介绍部分中提到的，拉伸处理的一个吸引人的特性是它减少了后续处理阶段的带宽要求。在本例中，感兴趣的范围跨度为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 = 1.4990e+06

遵循与原始系统相同的设计规则，其中使用两倍带宽作为采样频率，新的所需采样频率就变成了

Fs_required = 2*rngspan_bw

Fs_required = 2.9979e+06

Dec_factor = round(fs/fs_required)

Dec_factor = 2

得到的小数因子是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。因此，对A/D转换器的要求已经放宽。

为了在仿真中验证这一好处，下一节将展示在拉伸处理后对信号进行抽取后，可以估计出相同的范围。

设计一个抽取滤波器Decimator = design(fdesign.decimator(dec_factor，低通滤波器的，.．.“N, F3dB”10 1 / dec_factor)“SystemObject”,真正的);%毁掉Y_stretch = decimator(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计）;

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

re =2×1103.× 6.8504

真实距离值为6533米和6845米。如果不进行抽取，估计距离为6518米和6852米。根据抽取法，估计距离为6523米和6851米。因此，与非十进制情况相比，范围估计产生了相同的结果，大约只有一半的计算量。

总结

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范围。它还表明，拉伸处理降低了带宽需求。

参考

Mark Richards，雷达信号处理基础，麦格劳-希尔，2005年。