[發明專利]一種雙帶寬中頻線性調頻脈沖信號產生方法及系統

有效

• 申請號: 201711178593.0
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108169738B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 段云鵬
• 申請（專利權）人: 北京遙感設備研究所
• 主分類號: G01S13/32
• 分類號: G01S13/32
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張鎮

1.一種雙帶寬中頻線性調頻脈沖信號產生方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

第一步 搭建雙帶寬中頻LFM脈沖信號產生系統

雙帶寬中頻LFM脈沖信號產生系統，包括：RAM初始化模塊、基帶信號產生模塊、正交調制模塊和帶通濾波模塊；

RAM初始化模塊的功能為：對RAM進行初始化配置，將I、Q基帶數據配置到RAM中；

基帶信號產生模塊的功能為：在時鐘控制下對RAM進行讀取，并進行數模轉換，形成I、Q基帶信號；

正交調制模塊的功能為：分別對I、Q基帶信號進行低通濾波處理，之后進行正交調制；

帶通濾波模塊的功能為：根據帶寬控制字生成相應的濾波參數，對正交調制信號進行帶通濾波處理；

第二步 RAM初始化模塊對RAM進行初始化配置

RAM初始化模塊對RAM進行初始化配置，將I、Q基帶數據x'_I(n)和x'_Q(n)配置到4塊RAM中：對應于帶寬1的I、Q基帶數據x'_I1(n)和x'_Q1(n)配置到RAM1和RAM2中；對應于帶寬2的I、Q基帶數據x'_I2(n)和x'_Q2(n)配置到RAM3和RAM4中；

利用數學公式和分別得到帶寬1和帶寬2基帶復信號數據x₁(n)和x₂(n)；提取基帶復信號數據x₁(n)的實部x_I1(n)和虛部x_Q1(n)，提取基帶復信號數據x₂(n)的實部x_I2(n)和虛部x_Q2(n)；

對x_I1(n)、x_I2(n)、x_Q1(n)、x_Q2(n)分別進行尺度變換：x'_I1(n)＝x_I1(n)·(K-1)+K，x'_I2(n)＝x_I2(n)·(K-1)+K，x'_Q1(n)＝x_Q1(n)·(K-1)+K，x'_Q2(n)＝x_Q2(n)·(K-1)+K，得到帶寬1的I、Q基帶數據x'_I1(n)和x'_Q1(n)；得到帶寬2的I、Q基帶數據x'_I2(n)和x'_Q2(n)；

其中j表示e^j[·]為復數形式；μ₁、μ₂分別為帶寬1、帶寬2的調頻斜率，μ₁＝B₁/τ，μ₂＝B₂/τ，B₁、B₂分別為帶寬1、帶寬2信號的帶寬，當帶寬控制字W＝0時，選擇帶寬B₁；當帶寬控制字W＝1時，選擇帶寬B₂，帶寬1大于帶寬2；n為時域點數索引值，n＝1,2,...,N；N為正交數據樣本的寬度，N＝f_s·τ，τ為脈沖寬度，f_s為采樣頻率，當W＝0時，f_s＝5·B₁/2；當W＝1時，f_s＝5·B₂/2；K＝2^m-1，K為尺度變換率，m為正交數據樣本的分辨率；

第三步 基帶信號產生模塊進行數模轉換

基帶信號產生模塊在帶寬控制字W＝0時，產生時鐘1，時鐘1頻率f_c1＝5·B₁/2，在時鐘1控制下，同時讀取RAM1和RAM2；在帶寬控制字W＝1時，產生時鐘2，時鐘2頻率f_c2＝5·B₂/2，在時鐘2控制下，同時讀取RAM3和RAM4；

對帶寬1的I、Q基帶數據x'_I1(n)和x'_Q1(n)進行數模轉換，轉換頻率等于時鐘頻率，形成帶寬1的I、Q基帶信號x_I1(t)和x_Q1(t)，t為時間參數；

對帶寬2的I、Q基帶數據x'_I2(n)和x'_Q2(n)進行數模轉換，轉換頻率等于時鐘頻率，形成帶寬2的I、Q基帶信號x_I2(t)和x_Q2(t)；

第四步 正交調制模塊分別對I、Q基帶信號進行正交調制

帶寬控制字W＝0時，正交調制模塊分別對帶寬1的I、Q基帶信號x_I1(t)和x_Q1(t)進行低通濾波處理：x'_I1(t)＝LPF{x_I1(t)}，x'_Q1(t)＝LPF{x_Q1(t)}，得到低通濾波處理后的I、Q基帶信號x'_I1(t)和x'_Q1(t)，LPF{·}表示低通濾波運算，截止頻率為B₁/2；對低通濾波處理后的I、Q基帶信號x'_I1(t)和x'_Q1(t)進行正交調制：x₁(t)＝x_I1(t)cos(2πf₀t)-x_Q1(t)sin(2πf₀t)；f₀為中頻LFM脈沖信號的中心頻率，x₁(t)為帶寬1的正交調制信號；

帶寬控制字W＝1時，正交調制模塊分別對帶寬2的I、Q基帶信號x_I2(t)和x_Q2(t)進行低通濾波處理：x'_I2(t)＝LPF{x_I2(t)}，x'_Q2(t)＝LPF{x_Q2(t)}，得到低通濾波處理后的I、Q基帶信號x'_I2(t)和x'_Q2(t)，截止頻率為B₂/2；對低通濾波處理后的I、Q基帶信號x'_I2(t)和x'_Q2(t)進行正交調制：x₂(t)＝x_I2(t)cos(2πf₀t)-x_O2(t)sin(2πf₀t)，x₂(t)為帶寬2的正交調制信號；

第五步 帶通濾波模塊對正交調制信號進行帶通濾波處理

在帶寬控制字W＝0時，帶通濾波模塊確定出帶通濾波左相對下降3dB邊頻點f₁₁＝f₀-B₁/2和帶通右相對下降3dB邊頻點f₁₂＝f₀+B₁/2，按照帶通濾波左、右相對下降3dB的邊頻點f₁₁和f₁₂對帶寬1的正交調制信號x₁(t)進行帶通濾波：x₁'(t)＝BPF{x₁(t)}，得到帶通濾波后的中頻LFM脈沖信號x₁'(t)，其中BPF{·}表示帶通濾波運算；

在帶寬控制字W＝1時，帶通濾波模塊帶通濾波左相對下降3dB邊頻點f₂₁＝f₀-B₂/2，帶通右相對下降3dB邊頻點f₂₂＝f₀+B₂/2，按照帶通濾波左、右相對下降3dB的邊頻點f₂₁和f₂₂對帶寬2的正交調制信號x₂(t)進行帶通濾波：x₂'(t)＝BPF{x₂(t)}，得到帶通濾波后的中頻LFM脈沖信號x₂'(t)。

2.一種雙帶寬中頻LFM脈沖信號產生系統，其特征在于包括：RAM初始化模塊、基帶信號產生模塊、正交調制模塊和帶通濾波模塊；

RAM初始化模塊的功能為：對RAM進行初始化配置，將I、Q基帶數據配置到RAM中；

基帶信號產生模塊的功能為：在時鐘控制下對RAM進行讀取，并進行數模轉換，形成I、Q基帶信號；

正交調制模塊的功能為：分別對I、Q基帶信號進行低通濾波處理，之后進行正交調制；

帶通濾波模塊的功能為：根據帶寬控制字生成相應的濾波參數，對正交調制信號進行帶通濾波處理；

RAM初始化模塊對RAM進行初始化配置：

RAM初始化模塊對RAM進行初始化配置，將I、Q基帶數據x'_I(n)和x'_Q(n)配置到4塊RAM中：對應于帶寬1的I、Q基帶數據x'_I1(n)和x'_Q1(n)配置到RAM1和RAM2中；對應于帶寬2的I、Q基帶數據x'_I2(n)和x'_Q2(n)配置到RAM3和RAM4中；

利用數學公式和分別得到帶寬1和帶寬2基帶復信號數據x₁(n)和x₂(n)；提取基帶復信號數據x₁(n)的實部x_I1(n)和虛部x_Q1(n)，提取基帶復信號數據x₂(n)的實部x_I2(n)和虛部x_Q2(n)；

對x_I1(n)、x_I2(n)、x_Q1(n)、x_Q2(n)分別進行尺度變換：x'_I1(n)＝x_I1(n)·(K-1)+K，x'_I2(n)＝x_I2(n)·(K-1)+K，x'_Q1(n)＝x_Q1(n)·(K-1)+K，x'_Q2(n)＝x_Q2(n)·(K-1)+K，得到帶寬1的I、Q基帶數據x'_I1(n)和x'_Q1(n)；得到帶寬2的I、Q基帶數據x'_I2(n)和x'_Q2(n)；

其中j表示e^j[·]為復數形式；μ₁、μ₂分別為帶寬1、帶寬2的調頻斜率，μ₁＝B₁/τ，μ₂＝B₂/τ，B₁、B₂分別為帶寬1、帶寬2信號的帶寬，當帶寬控制字W＝0時，選擇帶寬B₁；當帶寬控制字W＝1時，選擇帶寬B₂，帶寬1大于帶寬2；n為時域點數索引值，n＝1,2,...,N；N為正交數據樣本的寬度，N＝f_s·τ，τ為脈沖寬度，f_s為采樣頻率，當W＝0時，f_s＝5·B₁/2；當W＝1時，f_s＝5·B₂/2；K＝2^m-1，K為尺度變換率，m為正交數據樣本的分辨率；

基帶信號產生模塊進行數模轉換：

基帶信號產生模塊在帶寬控制字W＝0時，產生時鐘1，時鐘1頻率f_c1＝5·B₁/2，在時鐘1控制下，同時讀取RAM1和RAM2；在帶寬控制字W＝1時，產生時鐘2，時鐘2頻率f_c2＝5·B₂/2，在時鐘2控制下，同時讀取RAM3和RAM4；

對帶寬1的I、Q基帶數據x'_I1(n)和x'_Q1(n)進行數模轉換，轉換頻率等于時鐘頻率，形成帶寬1的I、Q基帶信號x_I1(t)和x_Q1(t)，t為時間參數；

對帶寬2的I、Q基帶數據x'_I2(n)和x'_Q2(n)進行數模轉換，轉換頻率等于時鐘頻率，形成帶寬2的I、Q基帶信號x_I2(t)和x_Q2(t)；

正交調制模塊分別對I、Q基帶信號進行正交調制：

帶寬控制字W＝0時，正交調制模塊分別對帶寬1的I、Q基帶信號x_I1(t)和x_Q1(t)進行低通濾波處理：x'_I1(t)＝LPF{x_I1(t)}，x'_Q1(t)＝LPF{x_Q1(t)}，得到低通濾波處理后的I、Q基帶信號x'_I1(t)和x'_Q1(t)，LPF{·}表示低通濾波運算，截止頻率為B₁/2；對低通濾波處理后的I、Q基帶信號x'_I1(t)和x'_Q1(t)進行正交調制：x₁(t)＝x′_I1(t)cos(2πf₀t)-x′_Q1(t)sin(2πf₀t)；f₀為中頻LFM脈沖信號的中心頻率，x₁(t)為帶寬1的正交調制信號；

帶寬控制字W＝1時，正交調制模塊分別對帶寬2的I、Q基帶信號x_I2(t)和x_Q2(t)進行低通濾波處理：x'_I2(t)＝LPF{x_I2(t)}，x'_Q2(t)＝LPF{x_Q2(t)}，得到低通濾波處理后的I、Q基帶信號x'_I2(t)和x'_Q2(t)，截止頻率為B₂/2；對低通濾波處理后的I、Q基帶信號x'_I2(t)和x'_Q2(t)進行正交調制：x₂(t)＝x′_I2(t)cos(2πf₀t)-x′_Q2(t)sin(2πf₀t)，x₂(t)為帶寬2的正交調制信號；

帶通濾波模塊對正交調制信號進行帶通濾波處理：

在帶寬控制字W＝0時，帶通濾波模塊確定出帶通濾波左相對下降3dB邊頻點f₁₁＝f₀-B₁/2和帶通右相對下降3dB邊頻點f₁₂＝f₀+B₁/2，按照帶通濾波左、右相對下降3dB的邊頻點f₁₁和f₁₂對帶寬1的正交調制信號x₁(t)進行帶通濾波：x₁'(t)＝BPF{x₁(t)}，得到帶通濾波后的中頻LFM脈沖信號x₁'(t)，其中BPF{·}表示帶通濾波運算；

在帶寬控制字W＝1時，帶通濾波模塊帶通濾波左相對下降3dB邊頻點f₂₁＝f₀-B₂/2，帶通右相對下降3dB邊頻點f₂₂＝f₀+B₂/2，按照帶通濾波左、右相對下降3dB的邊頻點f₂₁和f₂₂對帶寬2的正交調制信號x₂(t)進行帶通濾波：x₂'(t)＝BPF{x₂(t)}，得到帶通濾波后的中頻LFM脈沖信號x₂'(t)。