[發(fā)明專利]一種相位-幅度校準濾波器以及提升短脈沖非相參雷達信號處理性能的方法

有效

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• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110221268B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪海波;黃文華;姜悅;巴濤;邵浩;謝少毅
• 申請（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究院
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;H03H17/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發(fā)明公開了一種相位?幅度校準濾波器以及提升短脈沖非相參雷達信號處理性能的方法，主要解決輻射信號在不同脈沖之間中心頻率的不確定性引起的補償相參處理性能下降的問題。本發(fā)明的基本思想是：針對每一次輻射脈沖波形，耦合提取一路信號作為雷達接收機信號處理的參考信號；利用參考信號，構(gòu)造相位?幅度校準濾波器，該濾波器與匹配濾波器結(jié)合成一個專門為該次微波脈沖設(shè)計的復(fù)合濾波器；其中相位?幅度校準濾波器的模型為：R(t)^H＝C(t)＝PSF(t)exp(jζ(?t))，()^H為取共軛算子，PSF(t)是包絡(luò)的點擴散函數(shù)，R(t)為匹配濾波輸出；C(t)為相位校準濾波器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于短脈沖非相參雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種信號處理性能改善的方法。

背景技術(shù)

短脈沖非相參雷達的微波功率源屬于真空電子學(xué)器件，其產(chǎn)生的微波脈沖信號有峰值功率高、脈沖寬度短的特點。同時，從雷達信號處理角度看，其產(chǎn)生的微波脈沖包絡(luò)中心存在隨機性，每個微波脈沖的起始相位是隨機的，中心頻率也在脈沖間存在不確定性。因此，重頻工作的短脈沖非相參雷達是完全不相參的系統(tǒng)。

前期的研究結(jié)果表明，通過匹配濾波器可有效的補償輻射源的前兩項不確定因素，在此基礎(chǔ)上可進行補償相參處理。但是，構(gòu)造的匹配濾波器無法補償中心頻率的不確定性引起的性能下降的現(xiàn)象，例如，補償相參的脈沖多普勒處理中仍然存在多普勒污染的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是解決輻射信號在不同脈沖之間中心頻率的不確定性引起的補償相參處理性能下降的問題。

本發(fā)明實現(xiàn)提升短脈沖非相參雷達信號處理性能的基本思想是：針對每一次輻射脈沖波形，耦合提取一路信號作為雷達接收機信號處理的參考信號；利用參考信號，構(gòu)造相位-幅度校準濾波器；該濾波器與匹配濾波器結(jié)合成一個專門為該次微波脈沖設(shè)計的復(fù)合濾波器。

其中，相位-幅度校準濾波器的設(shè)計思想是：在保證信號群延時恒定的基礎(chǔ)上，對雷達輻射信號頻率抖動引起的瞬時相位走動進行校準，校準后，接收機處理的點目標回波的瞬時相位歷程將保持為0。同時，通過峰值位置幅度來歸一化校準濾波器輸出幅度，校準后，接收機處理的點目標回波的峰值幅度保存一致。在匹配濾波基礎(chǔ)上，保證點目標回波通過校準濾波器后，其相位歷程和包絡(luò)形狀基本一致，實現(xiàn)了相位和幅度的校準。

進而，本發(fā)明提出以下解決方案：

一種基于參考信號的相位-幅度校準濾波器的構(gòu)造方法，包括：

1)針對每一次輻射脈沖波形，耦合提取一路信號作為雷達接收機信號處理的參考信號，通過快速傅里葉算法變換到數(shù)字頻域；這里，采用快速傅里葉變換只是一種較佳的算法；

2)參考信號數(shù)字頻域取模方，得到點目標匹配濾波輸出的數(shù)字頻域，取圓周共軛對稱，得到相位校準濾波器數(shù)字頻域；

3)將點目標匹配濾波輸出的數(shù)字頻域和相位校準濾波器數(shù)字頻域，對應(yīng)點相乘并求和，再求倒數(shù)得到一個幅度校準系數(shù)；

4)將幅度校準系數(shù)與相位校準濾波器數(shù)字頻域相乘，得到相位-幅度校準濾波器數(shù)字頻域。

一種基于參考信號的相位-幅度校準濾波器，其模型為：

其中，R(t)^H＝C(t)＝PSF(t)exp(jζ(-t))，()^H為取共軛算子，PSF(t)是包絡(luò)的點擴散函數(shù)，R(t)為匹配濾波輸出；C(t)為相位校準濾波器。

一種用于提升短脈沖非相參雷達信號處理性能的復(fù)合濾波器，其特征在于，包括：

(1)匹配濾波器；其模型為：

R(t)＝PSF(t)exp(2πjf_dmt)