[發(fā)明專利]線性調(diào)頻脈沖信號的超低旁瓣脈壓器設(shè)計(jì)方法

在審

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• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN105044685A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施鎮(zhèn)峰;蔡雨琦;孫紅磊;袁美娟;蔣蕓茹;鮑昱蒙;謝仁宏;芮義斌;郭山紅;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G01S7/32
• 分類號: G01S7/32
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號處理領(lǐng)域，具體涉及線性調(diào)頻脈沖信號的脈沖壓縮及其旁瓣抑制處理技術(shù)，是一種具有超低旁瓣的線性調(diào)頻脈沖信號的脈壓濾波器設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

脈沖壓縮技術(shù)可以使雷達(dá)在峰值功率大大降低的情況下，同時(shí)獲得寬脈沖的高能量和窄脈沖的高距離分辨力兩方面的優(yōu)點(diǎn)，較好地解決了雷達(dá)峰值功率受限和距離分辨力之間的矛盾。因此，大時(shí)寬帶寬脈沖壓縮技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)中得到了廣泛應(yīng)用。線性調(diào)頻(LinearFrequencyModulation，LFM)信號是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種大時(shí)寬帶寬積脈沖壓縮信號，是現(xiàn)代高性能雷達(dá)經(jīng)常采用的信號波形之一。

脈沖壓縮過程本質(zhì)上就是對接收信號進(jìn)行匹配濾波處理，將接收的寬脈沖信號壓縮成窄脈沖輸出。由匹配濾波器理論可知，在白噪聲背景下，匹配濾波能輸出最大信噪比，從而提高雷達(dá)的檢測性能。但是，線性調(diào)頻信號通過匹配濾波器之后，在主瓣的兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)幅度低于主瓣的一系列距離旁瓣。距離旁瓣的存在對雷達(dá)的檢測性能有很大影響，因?yàn)榇竽繕?biāo)的旁瓣會(huì)將小目標(biāo)的主瓣掩蓋，造成漏警。因此，超低旁瓣脈壓器的設(shè)計(jì)成為線性調(diào)頻脈沖脈壓處理的關(guān)鍵技術(shù)之一。

旁瓣抑制處理可以采用各種失配濾波器，其設(shè)計(jì)方法很多，其中有代表性的當(dāng)屬Ackroyd提出的基于積累旁瓣電平(IntergratedSide-lobeLevel，ISL)最小的最小均方(LeastSquare，LS)逆濾波法，Zoraster提出的基于峰值旁瓣電平(peakside-lobelevel，PSL)最小的線性規(guī)劃(LinearProgramming，LP)法，后來Baden提出的加權(quán)失配濾波器法(WeightedMismatchedFiltering，WMMF)則是在基于ISL最小的情況下，通過將旁瓣進(jìn)行迭代加權(quán)來降低PSL，因而具有更低的PSL，但它們本質(zhì)上是屬于LS法。窗函數(shù)加權(quán)處理也是實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常采用的旁瓣抑制方法，可分別采用時(shí)域加權(quán)或頻域加權(quán)，兩者本質(zhì)上都是用失配濾波器代替原先的匹配濾波器。這必將導(dǎo)致在獲得旁瓣抑制性能的同時(shí)，造成主瓣信噪比損失、主瓣展寬，距離分辨力下降。而且，常用的巴特利特(Bartlett)窗、漢寧(Hanning)窗、海明(hamming)窗、布萊克曼(Blackman)窗、凱瑟(Kaiser)窗、切比雪夫(Chebyshev)等窗函數(shù)難以在滿足主瓣損失、主瓣展寬要求下，達(dá)到超低旁瓣性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為：在給定的主瓣損失和主瓣展寬約束下，提供一種超低旁瓣(-60dB及以上)脈壓濾波器的設(shè)計(jì)方法，可以設(shè)計(jì)出適應(yīng)特定應(yīng)用場合需求的線性調(diào)頻脈沖信號的脈壓濾波器，既能滿足距離分辨力的要求，又能極大地降低旁瓣電平，減小虛警和漏警概率，提高線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)的性能。提供一種

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種線性調(diào)頻脈沖信號的超低旁瓣脈壓器設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟1，對所需處理的線性調(diào)頻信號以時(shí)間間隔T進(jìn)行采樣，得到M點(diǎn)采樣序列；

步驟2，以采樣序列點(diǎn)數(shù)為脈壓濾波器初始點(diǎn)數(shù)N＝M；

步驟3，以采樣序列脈壓處理的旁瓣峰值為目標(biāo)函數(shù)，以信噪比損失及主瓣展寬為限制條件，建立凸優(yōu)化模型并求解，得到一組脈壓濾波器系數(shù)；

步驟4，由步驟3中的脈壓濾波器系數(shù)求解得到對應(yīng)的脈壓旁瓣峰值電平，若旁瓣峰值電平未達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求(60dB)，則將步驟2中的脈壓濾波器階數(shù)N+1，重復(fù)步驟3，若旁瓣電平達(dá)到應(yīng)用要求，則轉(zhuǎn)步驟5。

步驟5，輸出脈壓濾波器系數(shù)、最低階數(shù)以及脈壓處理之后的峰值旁瓣電平。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：(1)實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻信號的超低旁瓣脈沖壓縮處理，主旁瓣比能達(dá)到60dB及以上；(2)在其他條件相當(dāng)?shù)臈l件下，相比于常規(guī)窗函數(shù)加權(quán)方式，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的脈壓濾波器能獲得更低的旁瓣電平；(3)本發(fā)明設(shè)計(jì)的脈壓濾波器階數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求靈活變動(dòng)，具有更強(qiáng)的靈活性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的脈壓濾波器設(shè)計(jì)流程圖。

圖2是本發(fā)明設(shè)計(jì)的脈壓濾波器輸出與一級窗函數(shù)(以海明(Hamming)窗為例)加權(quán)輸出的對比。線性調(diào)頻信號時(shí)寬10us，帶寬25MHz，采樣頻率100MHz，濾波器階數(shù)M＝1800。

圖3是本發(fā)明設(shè)計(jì)的脈壓濾波器輸出與二級窗函數(shù)(以海明(Hamming)窗為例)加權(quán)輸出的對比。線性調(diào)頻信號時(shí)寬10us，帶寬25MHz，采樣頻率100MHz，濾波器階數(shù)M＝1800。

具體實(shí)施方式