[發明專利]一種小景深線性調頻連續波雷達的線性度校準方法

有效

• 申請號: 201810982721.5
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109001698B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 胡偉東;李雅德;司煒康;劉芫嘍;呂昕
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;仇蕾安

本發明公開一種小景深線性調頻連續波雷達的線性度校準方法，包括以下步驟：一、獲取一個金屬板目標的中頻回波信號S'_b(n)；二、基于雷達系統中各器件的非線性效應，對S'_b(n)進行傅里葉變換和去基準處理，得到由于非均勻線性度所引起的相位抖動誤差c(n,τ)，對相位抖動誤差c(n,τ)進行積累從而完成對非線性誤差項ξ(n,τ)的估計；三、利用非線性誤差項ξ(n,τ)，對待校準的被測目標中頻回波信號S_b(n)進行修正，得到修正后的中頻回波信號S_b2(n)；四、對修正后的中頻回波信號S_b2(n)進行校準處理，得到中頻回波信號S_b4(n)，完成線性度校準，本發明能夠精確有效地完成距離向上所有目標中頻回波的非線性校準，提升雷達距離向的探測分辨率和探測能力。

技術領域

本發明涉及測試技術領域，具體涉及一種小景深線性調頻連續波雷達的線性度校準方法。

背景技術

線性調頻連續波雷達是一種采用線性頻率調制技術(LFM)的連續波雷達，其具有峰值發射功率低、時間帶寬積大、距離測試無模糊、測距分辨率高等特點。而采用準光聚焦等波束聚焦形式的小景深線性調頻連續波雷達系統，因其橫向分辨率高的特點而被廣泛地用于人體安檢、無損檢測等領域。

線性度是線性調頻連續波雷達的一個重要指標，它描述了有效頻帶內頻率調制的線性程度。當線性調頻連續波雷達的線性度較差的時候，對于某一個固定目標而言，其回波將不再是一個單頻信號，它的回波頻譜將被展寬、主瓣幅值降低、副瓣幅值提升、波形不對稱度增加，這將嚴重地影響雷達距離向的探測能力和探測分辨率。而在人體安檢和無損檢測等領域，恰恰需要完成距離向上多個鄰近目標的探測與有效區分，從而保障對人體隨身攜帶的違禁品或被測材料缺陷的有效檢測。因而線性度問題成為小景深線性調頻連續波雷達在上述領域應用的嚴重障礙，所以迫切地需要一種簡單、精確、有效的技術來完成小景深線性調頻連續波雷達的線性度校準，提升雷達距離向的探測能力和探測分辨率。

目前，相關的學術論文中關于小景深線性調頻連續波雷達的線性度校準方法包括：相位梯度自聚焦法、殘余視頻相位濾波法、同態反卷積法、直接數字頻率合成法、預失真壓控振蕩器信號控制法等。相位梯度自聚焦方法可以實現對系統非線性的有效估計，從而完成系統的線性度校準，但其需要提前獲取距離向被測目標的個數及大概位置，這阻礙了此方法在實際中的應用。殘余視頻相位濾波法無需預知被測目標的信息，其可以一次性完成所有目標中頻回波的線性度校準，但未考慮收發天線、混頻器、放大器等器件對雷達系統非線性的影響，因而制約了此方法的校準精度；同時此方法需要使用一段標準延時線來完成非線性誤差估計，因而增加了測試系統的復雜度。同態反卷積法將時間域回波信號變換到同態域進行濾波，進而完成線性度校準，但其同樣沒有考慮器件的非線性對系統的影響，因此也同樣難以達到較高的校準精度。直接數字頻率合成法和預失真壓控振蕩器信號控制法都是基于硬件的校準方法。直接數字頻率合成的方法可以借助于數字器件實現較高的線性度，但其發射帶寬和頻率轉換速度受到數字器件的限制，這就制約了雷達距離向探測的分辨率。而預失真壓控振蕩器信號控制法則通過反饋補償電壓的方式來改善壓控振蕩器的頻率線性度，從而改善整個雷達的線性度，但此方法增加了系統的復雜度。并且基于硬件的線性度校準方法容易受到外界因素如溫度等的影響，從而惡化了雷達的工作穩定性。因此，獲取目標中頻回波之后采用軟件的信號處理方法來完成線性度的校準則顯得十分必要。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種小景深線性調頻連續波雷達的線性度校準方法，能夠精確有效地完成距離向上所有目標中頻回波的非線性校準，提升雷達距離向的探測分辨率和探測能力。

實現本發明的技術方案如下：

一種小景深線性調頻連續波雷達的線性度校準方法，包括以下步驟：

步驟一、獲取一個金屬板目標的中頻回波信號S_b'(n)；