线性调频脉冲信号的超低旁瓣脉压器设计方法技术

本发明专利技术公开了一种线性调频脉冲信号的超低旁瓣脉压器设计方法。首先对所需处理的线性调频信号以时间间隔T进行采样，得到M点采样序列；以采样序列点数为脉压滤波器初始点数N=M；以采样序列脉压处理的旁瓣峰值为目标函数，以信噪比损失及主瓣展宽为限制条件，建立凸优化模型并求解，得到一组脉压滤波器系数；由脉压滤波器系数求解得到对应的脉压旁瓣峰值电平，若旁瓣峰值电平未达到实际应用的要求，则将脉压滤波器阶数N+1，重新建立凸优化模型并求解，若达到应用要求，则输出脉压滤波器系数、最低阶数以及脉压处理之后的峰值旁瓣电平。本发明专利技术实现线性调频信号的超低旁瓣脉冲压缩处理，能获得更低的旁瓣电平，脉压滤波器阶数具有更强的灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达信号处理领域，具体涉及线性调频脉冲信号的脉冲压缩及其旁瓣抑制处理技术，是一种具有超低旁瓣的线性调频脉冲信号的脉压滤波器设计方法。
技术介绍
脉冲压缩技术可以使雷达在峰值功率大大降低的情况下，同时获得宽脉冲的高能量和窄脉冲的高距离分辨力两方面的优点，较好地解决了雷达峰值功率受限和距离分辨力之间的矛盾。因此，大时宽带宽脉冲压缩技术在现代雷达中得到了广泛应用。线性调频(LinearFrequencyModulation，LFM)信号是研究最早、应用最广泛的一种大时宽带宽积脉冲压缩信号，是现代高性能雷达经常采用的信号波形之一。脉冲压缩过程本质上就是对接收信号进行匹配滤波处理，将接收的宽脉冲信号压缩成窄脉冲输出。由匹配滤波器理论可知，在白噪声背景下，匹配滤波能输出最大信噪比，从而提高雷达的检测性能。但是，线性调频信号通过匹配滤波器之后，在主瓣的两侧会出现幅度低于主瓣的一系列距离旁瓣。距离旁瓣的存在对雷达的检测性能有很大影响，因为大目标的旁瓣会将小目标的主瓣掩盖，造成漏警。因此，超低旁瓣脉压器的设计成为线性调频脉冲脉压处理的关键技术之一。旁瓣抑制处理可以采用各种失配滤波器，其设计方法很多，其中有代表性的当属Ackroyd提出的基于积累旁瓣电平(IntergratedSide-lobeLevel，ISL)最小的最小均方(LeastSquare，LS)逆滤波法，Zoraster提出的基于峰值旁瓣电平(peakside-lobelevel，PSL)最小的线性规划(LinearProgramming，LP)法，后来Baden提出的加权失配滤波器法(WeightedMismatchedFiltering，WMMF)则是在基于ISL最小的情况下，通过将旁瓣进行迭代加权来降低PSL，因而具有更低的PSL，但它们本质上是属于LS法。窗函数加权处理也是实际应用中经常采用的旁瓣抑制方法，可分别采用时域加权或频域加权，两者本质上都是用失配滤波器代替原先的匹配滤波器。这必将导致在获得旁瓣抑制性能的同时，造成主瓣信噪比损失、主瓣展宽，距离分辨力下降。而且，常用的巴特利特(Bartlett)窗、汉宁(Hanning)窗、海明(hamming)窗、布莱克曼(Blackman)窗、凯瑟(Kaiser)窗、切比雪夫(Chebyshev)等窗函数难以在满足主瓣损失、主瓣展宽要求下，达到超低旁瓣性能。
技术实现思路
本专利技术的目的为：在给定的主瓣损失和主瓣展宽约束下，提供一种超低旁瓣(-60dB及以上)脉压滤波器的设计方法，可以设计出适应特定应用场合需求的线性调频脉冲信号的脉压滤波器，既能满足距离分辨力的要求，又能极大地降低旁瓣电平，减小虚警和漏警概率，提高线性调频脉冲压缩雷达的性能。提供一种实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种线性调频脉冲信号的超低旁瓣脉压器设计方法，包括以下步骤：步骤1，对所需处理的线性调频信号以时间间隔T进行采样，得到M点采样序列；步骤2，以采样序列点数为脉压滤波器初始点数N＝M；步骤3，以采样序列脉压处理的旁瓣峰值为目标函数，以信噪比损失及主瓣展宽为限制条件，建立凸优化模型并求解，得到一组脉压滤波器系数；步骤4，由步骤3中的脉压滤波器系数求解得到对应的脉压旁瓣峰值电平，若旁瓣峰值电平未达到实际应用的要求(60dB)，则将步骤2中的脉压滤波器阶数N+1，重复步骤3，若旁瓣电平达到应用要求，则转步骤5。步骤5，输出脉压滤波器系数、最低阶数以及脉压处理之后的峰值旁瓣电平。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)实现线性调频信号的超低旁瓣脉冲压缩处理，主旁瓣比能达到60dB及以上；(2)在其他条件相当的条件下，相比于常规窗函数加权方式，本专利技术实现的脉压滤波器能获得更低的旁瓣电平；(3)本专利技术设计的脉压滤波器阶数可根据实际需求灵活变动，具有更强的灵活性。附图说明图1是本专利技术实施例的脉压滤波器设计流程图。图2是本专利技术设计的脉压滤波器输出与一级窗函数(以海明(Hamming)窗为例)加权输出的对比。线性调频信号时宽10us，带宽25MHz，采样频率100MHz，滤波器阶数M＝1800。图3是本专利技术设计的脉压滤波器输出与二级窗函数(以海明(Hamming)窗为例)加权输出的对比。线性调频信号时宽10us，带宽25MHz，采样频率100MHz，滤波器阶数M＝1800。具体实施方式针对线性调频信号的脉冲压缩及旁瓣抑制，设计一种脉压滤波器，使得信号经过脉压滤波器后输出的主旁瓣电平比达到60dB及以上。脉压滤波器的系数如何确定是本专利技术重点需要解决的问题，本专利技术采用的是凸优化(ConvexOptimization)方法。输入信号x(t)以间隔T进行采样，得到采样复序列{xk本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性调频脉冲信号的超低旁瓣脉压器设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，对所需处理的线性调频信号以时间间隔T进行采样，得到M点采样序列；步骤2，以采样序列点数为脉压滤波器初始点数N＝M；步骤3，以采样序列脉压处理的旁瓣峰值为目标函数，以信噪比损失及主瓣展宽为限制条件，建立凸优化模型并求解，得到一组脉压滤波器系数；步骤4，由脉压滤波器系数求解得到对应的脉压旁瓣峰值电平，若旁瓣峰值电平未达到实际应用的要求，则将步骤2中的脉压滤波器阶数N+1，重复步骤3，若旁瓣电平达到应用要求，则转步骤5；步骤5，输出脉压滤波器系数、最低阶数以及脉压处理之后的峰值旁瓣电平。

【技术特征摘要】
1.一种线性调频脉冲信号的超低旁瓣脉压器设计方法，其特征在于包括以
下步骤：
步骤1，对所需处理的线性调频信号以时间间隔T进行采样，得到M点采
样序列；
步骤2，以采样序列点数为脉压滤波器初始点数N＝M；
步骤3，以采样序列脉压处理的旁瓣峰值为目标函数，以信噪比损失及主瓣
展宽为限制条件，建立凸优化模型并求解，得到一组脉压滤波器系数；
步骤4，由脉压滤波器系数求解得到对应的脉压旁瓣峰值电平，若旁瓣峰值
电平未达到实际应用的要求，则将步骤2中的脉压滤波器阶数N+1，重复步骤3，
若旁瓣电平达到应用要求，则转步骤5；
步骤5，输出脉压滤波器系数、最低阶数以及脉压处理之后的峰值旁瓣电平。
2.根据权利要求1所述的线性调频脉冲信号超低旁瓣脉压器设计方法，其<...

【专利技术属性】
技术研发人员：施镇峰，蔡雨琦，孙红磊，袁美娟，蒋芸茹，鲍昱蒙，谢仁宏，芮义斌，郭山红，李鹏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32