一种基于三角级数拟合的通道均衡滤波器设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三角级数拟合的通道均衡滤波器设计方法，通过对各单元特显点回波数据采集，在频域与基准理想线性调频信号频谱相除，然后填充频谱边缘，再通过三角级数拟合获得均衡滤波器的频谱特性，然后经过IFFT获得均衡滤波器的时域单位冲击响应。相对于传统频域均衡方法，此方法能够有效降低频谱边缘的起伏，使得均衡滤波器逼近理想幅相特性，大大提高宽带数字阵列雷达空域及时域性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于宽带数字阵列雷达信号处理领域，具体涉及一种基于三角级数拟合的宽带雷达通道均衡滤波器设计方法，可以广泛用于宽带数字阵列、宽带SAR/ISAR等产品。
技术介绍
宽带数字阵列雷达相对传统模拟相控阵雷达来讲，具有动态范围大、精度高、多功能、多波束、低副瓣、抗干扰能力强等优势，但是发射及接收阵列通道的模拟器件存在幅相特性不一致性，即通道失配，使得宽带数字阵列雷达副瓣抬高、测角精度变差、自适应抗干扰能力下降、雷达成像分辨力下降等问题潜在优势难以发挥。针对此问题，通常采用自适应通道均衡技术补偿通道失配，即设计通道均衡滤波器，补偿系统工作带宽内的幅度相位波动。目前设计方法有时域算法与频域算法。时域算法是基于维纳滤波理论与最小二乘理论方法；频域算法首先将参考通道与工作通道变换到频域，然后求取通道比值，通过最小二乘拟合求取通道均衡滤波器。传统时域算法受采样率、均衡器阶数、信噪比的影响非常大；传统频域算法总体上性能优于时域算法，但是通道频率响应两端的边缘频带区域失配比中心频带区域严重，使得性能相对理论有所下降，同时传统算法较为依赖带宽延迟积，对系统参数设计较为苛刻。本专利技术总体上属于频域算法，在充分考虑发射及接收通道幅相特性的基础上，首先录取特显点目标回波数据，通过三角级数拟合方法优化均衡滤波器频谱的边缘频带区，消除了边缘频带的振荡效应，降低了系统带宽延迟积设计要求，使得实际均衡滤波器性能逼近理论均衡滤波器特性，大大提高宽带数字阵列雷达空域及时域性能指标。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免传统通道均衡滤波器设计过程中存在的频谱边缘起伏剧烈、对带宽时延积要求苛刻等问题，本专利技术提出一种基于三角级数拟合的通道均衡滤波器设计方法，以满足宽带数字阵列体制成像质量的要求。技术方案实现本专利技术的技术思路是：首先，在雷达的远场放置一个较大RCS的三角形角反，采集信噪比较大的基带回波，完成系统收发通道幅相特性采集；其次将基带时域回波与理想线性调频信号变换到频域，获得频域商，求取频域商的包络与相位，再对频谱边缘填充，然后分别对包络与相位进行三角级数拟合，最后获的均衡滤波器的幅频序列，然后进行IFFT，即可获得均衡滤波器的时域响应。一种基于三角级数拟合的通道均衡滤波器设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：信号与场景设置1a)设计线性调频信号：信号调频带宽B和雷达系统工作带宽一致；信号时宽T大于100，线性调频信号为： s L F M ( n ) = exp [ j μ π ( - T 2 + ( n + 1 2 ) · 1 f s ) 2 ] , ]]>其中n＝0,1,2...N-1，N为采样点的数量，fs为采样率，要求fs≥B；1b)设置场景：在弱杂波区或无杂波区放置一个点目标，目标距离大于距离盲区c为光速，通过选择RCS合适的点目标，使得回波信杂噪比不小于20dB；步骤2：回波采集采集雷达各通道基带回波数据sm(n)，sm(n)要包含目标回波区域，m为通道号，m＝0,1,2…M-1，n为采样点，n＝0,1,2,…N-1；步骤3：计算频谱：对基带回波数据sm(n)做N点FFT，获得频谱Sm(n)；对线性调频信号sLFM(n)做N点FFT，获得频谱SLFM(n)；步骤4：频域相除：求第一个通道频域商：将频域商表示为：H1(n)＝|H1(n)|·exp(∠(H1(n)))；其中，|H1(n)|为幅度序列，∠(H1(n))为相位序列；步骤5：频谱填充：频谱支撑区为： S U P P O R T = [ H 1 ( 0 ) , H 1 ( 1 ) , H 1 ( 2 ) , ... H 1 ( f l o o r ( B 2 f s · N ) ) , H 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三角级数拟合的通道均衡滤波器设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：信号与场景设置1a)设计线性调频信号：信号调频带宽B和雷达系统工作带宽一致；信号时宽T大于100，线性调频信号为：sLFM(n)=exp[jμπ(-T2+(n+12)·1fs)2],]]>其中n＝0,1,2...N‑1，N为采样点的数量，fs为采样率，要求fs≥B；1b)设置场景：在弱杂波区或无杂波区放置一个点目标，目标距离大于距离盲区c为光速，通过选择RCS合适的点目标，使得回波信杂噪比不小于20dB；步骤2：回波采集采集雷达各通道基带回波数据sm(n)，sm(n)要包含目标回波区域，m为通道号，m＝0,1,2…M‑1，n为采样点，n＝0,1,2,…N‑1；步骤3：计算频谱：对基带回波数据sm(n)做N点FFT，获得频谱Sm(n)；对线性调频信号sLFM(n)做N点FFT，获得频谱SLFM(n)；步骤4：频域相除：求第一个通道频域商：将频域商表示为：H1(n)＝|H1(n)|·exp(∠(H1(n)))；其中，|H1(n)|为幅度序列，∠(H1(n))为相位序列；步骤5：频谱填充：频谱支撑区为：SUPPORT=[H1(0),H1(1),H1(2),...H1(floor(B2fs·N)),H1(floor(N-B2f2·N)),H1(floor(N-B2fs·N)+1),...H1(N-1)]]]>M为支撑区数据长度，支撑区平均值为：对频谱边缘进行支撑区平均值填充，即令步骤6：傅立叶级数拟合6a)对幅度序列|H1(n)|进行三角级数拟合；即获得新的幅度序列ai为余弦级数系数，bi为正弦级数系数，x取值为0,1,2,...N‑1，w为角频率，L为级数；6b)求新序列的端点差，即如果小于等于第一门限时，拟合停止，然后转入6c)，否则继续拟合，对新序列进行FFTSHIFT，即转入6a)；6c)获得拟合后的幅度序列6d)对相位序列∠H进行三角级数拟合；即获得新的相位序列ai为余弦级数系数，bi为正弦级数系数，x取值为0,1,2,...N‑1，w为角频率，L为级数；6e)求新序列∠H的端点差，即|∠H(N‑1)‑∠H(0)|，如果|∠H(N‑1)‑∠H(0)|小于等于第二门限时，拟合停止，转入6f)，否则继续拟合，对新序列进行FFTSHIFT，即转入6d)；6f)获得拟合后的相位序列∠H；6g)获得新的复数序列：对此序列进行IFFT，获得均衡滤波器时域序列h(n)；6h)对h(n)进行FFTSHIFT，求取能量95％以上的中间区域，作为均衡滤波器系数；步骤7：转入步骤4～步骤6，求取其它通道的均衡滤波器系数。...

【技术特征摘要】
1.一种基于三角级数拟合的通道均衡滤波器设计方法，其特征在于步骤如下：步骤1：信号与场景设置1a)设计线性调频信号：信号调频带宽B和雷达系统工作带宽一致；信号时宽T大于100，线性调频信号为： s L F M ( n ) = exp [ j μ π ( - T 2 + ( n + 1 2 ) · 1 f s ) 2 ] , ]]>其中n＝0,1,2...N-1，N为采样点的数量，fs为采样率，要求fs≥B；1b)设置场景：在弱杂波区或无杂波区放置一个点目标，目标距离大于距离盲区c为光速，通过选择RCS合适的点目标，使得回波信杂噪比不小于20dB；步骤2：回波采集采集雷达各通道基带回波数据sm(n)，sm(n)要包含目标回波区域，m为通道号，m＝0,1,2…M-1，n为采样点，n＝0,1,2,…N-1；步骤3：计算频谱：对基带回波数据sm(n)做N点FFT，获得频谱Sm(n)；对线性调频信号sLFM(n)做N点FFT，获得频谱SLFM(n)；步骤4：频域相除：求第一个通道频域商：将频域商表示为：H1(n)＝|H1(n)|·exp(∠(H1(n)))；其中，|H1(n)|为幅度序列，∠(H1(n))为相位序列；步骤5：频谱填充：频谱支撑区为： SUPPORT = [ H 1 ( 0 ) , H 1 ( 1 ) , H 1 ( 2 ) , . . . H 1 ( floor ( B 2 f s · N ) ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丁利，蔡兴雨，王勇，杨磊，于迎春，王亚军，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61