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基于数字技术的线性调频信号产生及压缩技术

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论文导读：线性调频信号具有非线性相位谱。波形存储直读法是一种经典的基带信号产生方法。压缩方法，基于数字技术的线性调频信号产生及压缩技术。

关键词：线性调频信号，产生方法，压缩方法

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线性调频信号具有非线性相位谱，能够获得较大的时宽带宽积;与其它脉压信号相比，很容易用数字技术产生，且技术上比较成熟;所用的匹配滤波器对回波信号的多卜勒频移不敏感，因而可以用一个匹配滤波器处理具有不同多卜勒频移的回波信号。这将大大简化信号处理系统，因此它在工程中得到了广泛的应用。采用这种信号的雷达可以同时获得远的作用距离和高的距离分辨率。

一、线性调频信号的产生方法

随着数字技术的发展，以前由模拟方法完成的许多功能逐渐被数字方法所取代，复杂的雷达信号的产生也基本完成了由模拟技术到数字技术的质的转变。因为与模拟方法相比，数字方法具有灵活性好、可靠性高、失真补偿方便，及易于实现相参等明显优越性，现己成为产生高性能线性调频信号的主要方法。数字方法产生线性调频信号的方法主要包括两种，波形存储直读法和直接数字合成法（DDS）。

波形存储直读法是一种经典的基带信号产生方法。它是预先根据采用频率、基带带宽、时宽等信号参数，通过线性调频信号的数学表达式分别计算出两路正交信号的采样值，按照顺序预先写入高速内存中。通过对采用时钟进行计数而顺序产生高速内存译码地址，依次从高速内存中读出预先写入的两路正交信号的采样值。I、Q两路分别经过数模变换、低通滤波产生两路正交线性调频基带信号。这种方法具有原理简单、成本低廉、对器件依赖小等优点，并具有较好的幅相预失真补偿能力，但是存在电路结构比较复杂、需要高速控制电路配合，也增加了软件的复杂度。经正交调制和倍频器，对基带信号进行带宽扩展和频谱搬移，输出所需带宽和频段的线性调频信号。直接数字合成（DirectDigitalSynthesis，简称DDS）方法。用这种方法产生的线性调频信号的技术日益受到重视并广泛应用，它是根据线性调频信号的频率线性变化、相位平方变化的特点而设计的。直接数字合成法采用两级相位累加结构来得到线性调频信号的二次变化的相位，然后根据相位值查存储在ROM里的正弦、余弦表，将查得的值经D/A转化得到相应的I、Q两路基带线性调频信号。这种方法通过数控电路能对DDS输出波形、频率、幅度、相位实现精确控制，可在调频带宽内对雷达系统的幅度和相位进行校正，产生近乎理想的线形调频信号。只要改变某些电路的参数设置，就可以改变线性调频信号的时宽和带宽。但由于DDS的全数字的全数字结构，杂散电平高是其自身固有的缺陷。

二、线性调频脉冲信号压缩的实现方法

线性调频脉冲信号的压缩通常有两种方式：模拟压缩和数字压缩。目前模拟式脉冲压缩器件有：具有大带宽、小时宽的声表面波（SAW）器件；中等时宽和中等带宽的体声波反射阵列压缩器等。随着高速、大规模集成电路器件的发展，对于大时宽大带宽信号的脉冲压缩通常采用数字方式压缩。

数字脉冲压缩系统较之模拟方法具有一系列优点：数字法可获得高稳定度、高质量的线性调频信号，脉冲压缩器件在实现匹配滤波的同时，可以方便地实现旁瓣抑制加权处理，既可有效地缩小脉冲压缩系统的设备量，又具有高稳定性和可维护性，并提高了系统的可编程能力。科技论文，压缩方法。因此，数字处理方法获得了广泛的重视和应用。

1、线性调频脉冲信号的时域数字压缩实现

线性调频信号的时域数字脉冲压缩处理，通常在视频进行，并采用I、Q两路正交双通道处理方案，以避免回波信号随机相位的影响，可减少约3dB的系统处理损失。中频回波信号经正交相位检波，还原成基带视频信号，再经A/D变换形成数字信号，进行数字脉冲压缩处理。I、Q双路数字压缩按复相关运算（即匹配滤波）进行，双路相关运算输出经求模处理、D/A变换，输出模拟脉冲压缩信号；I、Q双路相关输出的数字信号还可送后级信号处理。

2、线性调频脉冲信号的频域数字压缩实现

由于高速A/D变换器、大规模集成电路技术以及快速傅立叶变换技术的应用，使宽带信号的实时处理成为可能。科技论文，压缩方法。采用DSP及FPGA的频域数字脉冲压缩处理的优点是处理速度高、工作稳定、重复性好，并且具有较大的灵活性。

3、线性调频脉冲压缩方案

根据线性调频信号的特点及其脉冲压缩原理，数字脉冲压缩系统首先要将回波信号经A/D采样变成数字信号，再进行脉冲压缩。时域数字脉冲压缩实际上是将回波数据与匹配滤波器进行复卷积，而频域数字脉冲压缩则是通过对回波数据进行FFT后，与匹配滤波器的系数进行复数乘法运算，然后再经过IFFT得到压缩脉冲的数字数据。对于N点长度的信号，在时域实现数字脉压，需要进行L2次复数乘法运算，而频域卷积法仅需2L1og2L次复数乘法运算，大大减小了运算工作量。另外，