[发明专利]一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理和检测技术领域，特别涉及一种基于分数阶傅里叶变换的线性调频连续波雷达非线性软件校正方法。

背景技术

近年来由于超大规模集成电路和阵列处理技术促进了数字信号处理器的迅速发展，可利用微型数字信号处理器实现快速傅里叶变换（FFT）来代替模拟窄带滤波器组结构，从而大大减小了线性调频连续波（FMCW）雷达的设备量；同时，固态微波和毫米波器件的发展使得线性调频连续波雷达可采用全固态化甚至全集成化结构。这两方面结合起来，已使线性调频连续波雷达的工程实现变得容易，并具备了结构简单，体积小重量轻和成本低的特点。FMCW雷达系统的FMCW信号的线性度对于整机系统至关重要，由于信号接收端采用混频器将本机与回波信号进行混频，从频域上即为两个信号的差频，因此调频连续波(FMCW)雷达的距离分辨率正比于射频输出信号的线性度,所以发射端线性度不好，将导致射频输出与回波混频后得到的差频结果没有明显的峰值，甚至接收的完全是噪声信号，无法进行后期处理。现在一个明显的实现调频线性的方法是使用DDS（直接数字频率合成器）来产生低频线性调频波形，然后通过频率相乘或上变频来产生微波雷达调频信号。但是由于压控振荡器（VCO）具有非线性的电压-频率调谐曲线，因此当前许多应用是基于较为低成本的模拟产生技术，使用线性电压控制压控振荡器（VCO）实现调频信号，这时VCO输出信号就会产生非线性调频信号输出。一些方法通过分析VCO非线性调谐曲线，通过预校正VCO控制电压来实现校正，这种方法受到温度和预校正精度的影响。其他方法包括通过延时线闭环修正VCO控制电压来达到非线性校正的目的，但是这种方法设备较为复杂，同时受到延时线的精度影响。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法，该方法能有效解决低成本应用下线性调频连续波雷达调频非线性问题。

如上构思，本发明的技术方案是：一种线性调频连续波雷达非线性软件校正方法，其特征在于：压控振荡器受线性控制电压控制产生调频连续波经功率放大器放大送入发射天线，发射天线辐射电磁波到空间遇到目标后发射回电磁波，接收天线接收返回的电磁波通过低噪声放大送入混频器，混频器的本振是从VCO的输出的分路信号，混频后的差频信号经过滤波放大，模数变换形成数字信号，在数字信号处理器中完成非线性软件校正方法，在数字信号处理器中实现对差频数字信号的分数阶傅里叶变换和二维峰值搜索，对非线性参数进行估算，构建分线性补偿参考函数；应用非线性补偿参考函数与回波信号的差频信号相乘实现对非线性分量的补偿，在后续的处理中可以采用常规目标检测方法来进行处理。

上述差频数字信号呈现非线性因子，其提取方法为：

①设调频非线性曲线为：f(t)=f₀+αt+βt²

其中f(t)为调频函数，α和β为调频线性和非线性参数；

②则雷达发射信号为ST(t)=A0cos[2π(f0t+αt22+βt33)];]]>

③具有时延τ的目标回波信号为