自定义测量脉冲雷达信号的调频线性度

 脉冲多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、制导、卫星跟踪、战场侦察等。传统的脉冲多普勒雷达为了实现比较高的分辨率，需要发射非常短的脉冲，但短脉冲意味着发射的信号能量低，作用距离减小。增加脉冲功率，可以增加作用距离，但成本会很高。探测距离和分辨率之间存在矛盾。为了解决这种矛盾，出现了脉冲压缩技术，也就是对脉冲内的载波进行调制。

一种广泛应用的调制方式是线性调频，也就是脉冲内的载波频率成线性变化，如下图所示：

 

 

可以画一条瞬时频率随时间变化的曲线：

 

 

理想情况下它是一条直线。实际情况则存在非线性，用调制线性度来描述，定义为：

δ=|fe(t)|max/B

|fe(t)|max是频率偏离的最大绝对值，频率偏离是实际频率时间曲线f(t)与理想频率时间曲线f0(t)的差值。B是调制带宽。如下图所示：

 

 

调制线性度直接影响着雷达的测量精度和分辨率，是衡量线性调频源质量的一个重要指标。

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可以利用力科示波器来自动测量这一指标。

首先利用解调函数demodulate对脉冲内的载波进行频率解调，可以得到频率随时间变化的曲线，下图第一道波形是一个线性调频的脉冲雷达信号，第二道波形是得到的频率-时间曲线：

 

 

理想的频率时间曲线可以通过对实际曲线进行线性拟合得到。利用力科示波器的自定义测量和运算功能，在示波器内嵌入一个MATLAB程序，该程序调用MATLAB现成的拟合函数，得到拟合后的直线，实际频率时间曲线减去拟合的直线得到频率偏离曲线。测量该曲线的最大值即为最大频偏，再除以调制宽度得到线性度，MATLAB代码为：

dso=actxserver('Lecroy.XStreamDSO');

Channel=dso.Object.Item('Zoom').Object.Item('Z1').Out.Result;

Ts = Channel.HorizontalPerStep;

NumSamples = length(WformIn1);%Channel.Samples;

Tstart=Channel.HorizontalOffset;

Tstop=Tstart+(NumSamples-1)*Ts;

t=(Tstart:Ts:Tstop)';

p=polyfit(t,WformIn1,1); %调用ployfit函数对频率-时间曲线做线性拟合

freq_dev=WformIn1-polyval(p,t); %得到频率偏离曲线

dev_max=max(freq_dev) %最大频偏

freq_span=max(WformIn1) %调频带宽

ParamOut=dev_max/freq_span;%计算线性度

示波器界面如下：

 

 

这样，利用非常简短的MATLAB程序就实现了脉冲多普勒雷达信号的线性度测量。