LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法

摘要

本发明属于估计方法，具体涉及LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法。它包括：步骤一：选中频，步骤二：分解信号，步骤三：计算，步骤四：相位解缠；步骤五：求导，步骤六：拟合，步骤七：寻找零频，步骤八：解调。使用本发明的效果是：对实际雷达系统采集到的数字中频LFM回波，采用修正后的f

说明书

技术领域

本发明属于估计方法，具体涉及LFM雷达中频采样回波的误差 估计与补偿方法。

背景技术

为解决雷达探测距离与距离分辨率之间的矛盾，现代雷达普遍采 用脉冲压缩技术，发射具有大的时宽和带宽的雷达波形，提高发射信 号能量，并对接收信号进行脉冲压缩处理，得到具有高距离分辨率的 数据。常见的脉冲压缩信号有线性调频（Linear Frequency Modulation， LFM）信号和相位编码信号，其中LFM信号的匹配滤波处理对回波 的多普勒不敏感，因而在实际雷达系统中获得了非常广泛的应用。

为进行脉冲压缩，必需保留LFM回波的相位信息，因而需要进 行相干接收。传统接收机大都通过晶体检波器进行正交相干检波以后 转换为视频信号，再在I、Q两路分别进行A/D采样。这种方法的显 著缺点是模拟解调器件带来的幅相不一致性会直接影响脉冲压缩效 果。

随着高速ADC和大规模集成电路技术的发展，ADC已经可以 代替晶体检波器在中频甚至射频直接进行采样，再用数字方法解调出 I、Q信号，从而可以从根本上避免模拟解调的幅相不一致性。但是， 由发射机频综产生的LFM的非理想性以及功放、滤波对LFM的畸变 性，仍然会对脉冲压缩效果产生影响，现有技术尚无很好的处理方法。

发明内容

本的目的是针对现有技术缺陷，提供一种LFM雷达中频采样回 波的误差估计与补偿方法。

本发明是这样实现的：一种基于图像对比度的调频斜率估计方 法，包括下述步骤：

步骤一：选中频

f_I=-f_I0+kf_s  (1)

其中，f_I0是系统的中频，f_s是A/D采样率，k为整数，

步骤二：

对采样的闭环信号s₀，使用f_I进行中频数字解调，得到时域的数 字I和Q信号：

s_I=cos(-2πnf_I/f_s)

s_Q=sin(-2πnf_I/f_s)  (2)

其中，n=0,1,2,…,N_r-1，N_r表示s₀的长度，

步骤三：

根据I和Q信号，计算相位

步骤四：

对进行相位解缠，得到

步骤五：

对求一阶导数f(n)：

步骤六：

对f(n)进行线性拟合，得到估计的LFM信号调制率k′：

f(n)≈f₀+k′n  (5)

其中，f₀为常数。

步骤七：

根据I和Q信号的波形，寻找LFM信号的零频所在的位置n′，

步骤八：

使用n′和k′，得到修正的中频解调频频率f_I′：

f_I′=f_I+k′(n′-f_sτ/2)

其中，τ为发射脉冲宽度。

如上所述的一种基于图像对比度的调频斜率估计方法，其中，所 述的步骤一中的取使f_I的绝对值最小时的k值。

如上所述的一种基于图像对比度的调频斜率估计方法，其中，所 述的步骤七的零频所在的位置就是波形振荡最缓慢处。

使用本发明的效果是：对实际雷达系统采集到的数字中频LFM 回波，采用修正后的f_I′和k′分别进行数字解调和匹配滤波处理，可以 有效改善脉冲压缩效果，提高信号信噪比，降低旁瓣电平。

具体实施方式

一种基于图像对比度的调频斜率估计方法，包括下述步骤：

步骤一：选中频

f_I=-f_I0+kf_s  (6)

其中，f_I0是系统的中频，f_s是A/D采样率，k为整数，实际中一 般取使f_I的绝对值最小时的k值，也可以根据需要取其它数值。

步骤二：

对采样的闭环信号s₀，使用f_I进行中频数字解调，得到时域的数 字I和Q信号：

s_I=cos(-2πnf_I/f_s)

s_Q=sin(-2πnf_I/f_s)  (7)

其中，n=0,1,2,…,N_r-1，N_r表示s₀的长度。

步骤三：

根据I和Q信号，计算相位

步骤四：

对进行相位解缠，得到

步骤五：

对求一阶导数f(n)：

步骤六：

对f(n)进行线性拟合，得到估计的LFM信号调制率k′：

f(n)≈f₀+k′n  (10)

其中，f₀为常数。

线性拟合可以采用任意现有拟合方法实现。

步骤七：

根据I和Q信号的波形，寻找LFM信号的零频所在的位置n′。

所述的零频所在的位置就是即波形振荡最缓慢处。

步骤八：

使用n′和k′，得到修正的中频解调频频率f_I′：

f_I′=f_I+k′(n′-f_sτ/2)

其中，τ为发射脉冲宽度。

附图1是误差补偿前的附图，图2是误差补偿后的附图，可以看 出通过本申请的处理脉冲压缩效果号，提高了信号信噪比，降低了旁 瓣电平。