[發明專利]W波段寬帶可變分數延時方法及系統

有效

• 申請號: 202010147483.3
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111367196B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 徐嘯;王立權;黃杉;柴娟芳;沈榮;陸戈輝;張業鑫;汪書閣;臧海飛;程禹
• 申請（專利權）人: 上海機電工程研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;G01S7/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種W波段寬帶可變分數延時方法及系統，包括：系數計算模塊根據延時精度設計基于Farrow結構的可變分數延時濾波器系數；N?M參數優化模塊智能適配擬合階數M以及濾波器長度N；并行多路濾波器系數映射模塊將濾波器進行多路拓展；分裂矩陣加權模塊利用快速并行FIR算法進行濾波器結構簡化變換得到多路并行高效可變分數延時結構。本發明能突破了現有半實物仿真系統在W頻段寬頻段實現陣列式目標系統中三元組信號精確延時控制難題，而且系統簡單、造價低廉。

技術領域

本發明涉及寬帶雷達系統的信號測試技術領域，具體地，涉及一種W波段寬帶可變分數延時方法及系統。尤其地，涉及W波段寬帶雷達半實物仿真系統的可變分數延時方法，主要作用是對不同工作波段的寬帶雷達仿真系統的射頻信號進行可變分數延時調整。

背景技術

為了提高雷達成像系統的成像分辨率，雷達的瞬時帶寬已經越來越大，目前典型的線性調頻脈沖體制成像雷達的瞬時帶寬已經達到了幾百兆甚至吉赫茲級別。

針對W波段寬帶成像雷達系統所設計的W波段寬帶成像雷達目標模擬仿真系統需要保持每個輻射天線相位一致(即各個天線到被試雷達的距離嚴格一致)才能精準的模擬目標運動，但是W波段波長較短，通過物理位置調整實現天線間距離嚴格一致(誤差小于3mm)比較困難，在此條件下，通過基于Farrow結構的可變分數延時濾波器對輻射信號進行延時調節，控制信號到達被試天線雷達口面的相位值，來補償空間上的距離誤差引起的相位變化。從而保證三元組輻射信號的相位一致性，最終實現對目標空間位置的模擬。

數字射頻陣列系統通過數字信號處理模塊、可變分數延時模塊、粗控模塊發送的射頻信號，向空間輻射回波。在數字射頻陣列系統中，可變分數延時模塊的延時精度隨著頻段的提高而提高，X波段系統需要的可變延時精度為ns級別的，而W波段系統則需要ps級別的可變延時精度。

Farrow結構的延時精度主要取決于多項式擬合階數，W波段(波長3mm)仿真系統要求的信號延時精度達到10ps量級，這就要求Farrow結構采用較高的擬合階數，進而增加Farrow結構中的濾波器抽頭個數，使得Farrow結構需要消耗較大的資源；

對于寬帶信號，為了滿足奈奎斯特采樣定理，可變分數延時裝置的前端AD芯片的采樣率必須大于帶寬的2倍，由于FPGA的處理時鐘有上限(百兆赫茲級別)，數字信號處理系統通常采用多路(N路)并行結構來進行處理，這樣需要N個一樣的系數的Farrow濾波器來實現對寬帶信號的可變分數延時，這將會消耗大量的FPGA乘法器資源，甚至超過了目前單片高性能FPGA芯片的最大乘法器數量，增加了可變分數延時模塊的復雜度和設計成本。

本發明所涉及的W波段寬帶可變分數延時方法利用超大規模集成電路技術(VLSI)中的快速FIR算法，設計了基于新型高效Farrow結構的可變分數延時方法，在不降低延時精度的情況下，有效減少多路并行Farrow結構所需要的乘法器資源，降低延時模塊的復雜度和設計成本，同時可以，并能夠縮短研制周期。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種W波段寬帶雷達半實物仿真系統的可變分數延時方法。

根據本發明提供的一種W波段寬帶雷達半實物仿真系統的可變分數延時方法，其特征在于，包括

步驟S1：設計基于Farrow結構的可變分數延時濾波器，使得該延時精度滿足需要實現的延時精度，求解Farrow結構中各個濾波器的系數，獲得第一Farrow結構的可變分數延時濾波器；

步驟S2：根據獲得的第一Farrow結構的可變分數延時濾波器，匹配待處理的信號帶寬以及前端AD模塊的采樣率，得到最優擬合階數M以及濾波器長度N，并重新計算各個濾波器系數，獲得第二Farrow結構的可變分數延時濾波器；

步驟S3：將第二Farrow結構的可變分數延時濾波器進行L路復制，并將濾波器系數映射到其他L-1個Farrow結構濾波器上，生成三維Farrow結構濾波器組；