介绍

线性调频波形是现代雷达系统的普遍选择，因为它可以通过扫频宽实现高距离分辨率。然而，当带宽达到数百兆赫，甚至是千兆赫的数量级时，就很难在数字领域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。请注意，副本与引用范围的返回相匹配。一旦混合，产生的信号包含一个频率分量，它对应于从这个参考范围测量的距离偏移。因此，可以通过对混频器输出信号进行频谱分析来估计准确的范围。

此外，不是处理脉冲可以覆盖的整个范围范围，而是处理一个预定义的参考范围周围的小窗口。由于有限的范围跨度，拉伸处理器的输出数据可以以较低的速率采样，从而降低了a /D转换器的带宽要求

下面几节将展示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和3兆赫扫频。该波形可用于实现50米的距离分辨率和8公里的最大无二义距离。采样速率设置为6mhz，即，是扫频带宽的两倍。有关雷达系统的更多信息，请参见改进现有雷达系统性能的波形设计。

距离雷达2000.66米、6532.63米、6845.04米分别为目标。在接收端模拟了10个脉冲。这些脉冲包含来自目标的回声。

[rx_pulse，波形]= helperstretchsimulation;fs = waveform.SampleRate;

接收到的脉冲的时间频率图如下所示。为了提高信噪比(SNR)，在作图前进行相干脉冲积分。在图中，在14 - 21 ms之间，可以清楚地看到第一个目标的回报，而在45 ms之后，第二个和第三个目标的回报要弱得多。

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，首先要确定一个参考范围。在这个例子中，目标是在一个500米的窗口内搜索距离雷达6700米左右的目标。可以使用波形、所需的参考范围和范围跨度来形成拉伸处理器。

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

stretchproc =分阶段。性能:采样:5.9958e+06脉冲宽度:6.6713e-06 PRFSource:“性能”PRF: 1.8737e+04扫描斜率:4.4938e+11扫描间隔:“正”传播速度:299792458参考范围:6700范围:500

接下来，将接收到的脉冲通过拉伸处理器。

y_stretch = stretchproc (rx_pulses);

现在，连贯地整合脉冲来提高信噪比。

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回声在剧情中不再作为斜坡出现。相反，它们的时频信号出现在恒频，大约0.5和-0.5 MHz。因此，信号被打乱了。此外，没有从第一个目标返回。事实上，任何超出兴趣范围的信号都被抑制了。这是因为stretch处理器只允许范围窗口内的目标返回值通过。这个过程通常被称为范围控制在一个真实的系统中。

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

区间估计

为了估计目标范围，绘制信号的频谱。

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

从图中可以看出，脱轨信号中存在两个占主导地位的频率分量，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距离值。

[p, f] =周期图(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

估计的距离为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

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需求。在本例中，感兴趣的范围范围为500米。连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规则，将带宽用作采样频率的两倍，则新的所需采样频率变为

fs_required = 2 * rngspan_bw

fs_required = 2.9979 e + 06

dec_factor =圆(fs / fs_required)

dec_factor = 2

结果的小数因子是2。这意味着在模拟域中执行拉伸处理后，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优点，下一节将说明，同样的范围也可以通过拉伸处理后的信号抽取来估计。

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] =周期图(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 - 6.5232

真正的距离值是6533米和6845米。如果没有被摧毁，射程估计为6518米和6852米。如果算上大规模杀伤，射程估计为6523米和6851米。因此，与非小数情况相比，范围估计只需要大约一半的计算就可以得到相同的结果。

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

[1]马克•理查兹雷达信号处理基础麦格劳-希尔,2005年。