[发明专利]一种超低旁瓣的脉冲压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，特别是一种超低旁瓣的脉冲压缩方法。

背景技术

场面监视雷达是监视机场中飞行区域的飞机及车辆等地面移动目标或固定障碍物的雷达，帮助塔台和站坪的管制员借助场面监视雷达显示器清楚地了解地面飞机和车辆的位置，为机场复杂变化的态势提供全天时全天候的状态感知。

场面监视雷达要求覆盖范围为6km，距离分辨力为12m，根据雷达方程计算，为增加雷达作用距离，需要提高雷达发射能量，对于采用发射单脉冲信号的雷达来说，意味着提升发射功率或加宽发射信号，而脉冲功率的增加受到硬件系统的限制，而仅仅增加脉冲宽度，则会导致雷达距离分辨力随之变差。

脉冲压缩技术是一种能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率的技术，具有大时宽大带宽。在发射端设计采用大时宽信号，通过增加发射信号的时宽来降低发射功率，减小对发射机的要求，降低成本，并易于工程实现；在接收端通过脉冲压缩处理将大带宽信号转为窄脉冲，达到较高的距离分辨能力。脉冲压缩技术解决了雷达的距离分辨能力和作用距离之间的矛盾，但是脉压通过匹配滤波后，无法避免的会在主瓣的两侧出现幅度低于主瓣的一系列的距离旁瓣。旁瓣是脉冲压缩处理中最不乐见却又无法避免的问题，旁瓣是有害的，如果大目标的旁瓣较高，在信号处理时会被误认为是主瓣，从而造成虚假目标的误判；并且较强散射点(大目标)的旁瓣会压制或者掩盖临近的弱散射点(较小目标)的主瓣，导致小目标被淹没，从而引起目标漏判。因此如何降低旁瓣，提高主旁瓣比，成为脉冲压缩的重点和难点。

普通脉冲压缩降低旁瓣的方法是加窗函数，即在脉冲压缩滤波器后面级联一个具有某种锥削函数频率响应的旁瓣抑制滤波器。通过加窗函数进行加权处理可以降低旁瓣，然而不可避免会对主瓣展宽，牺牲一定的距离分辨和信噪比，主瓣展宽会降低雷达探测距离的分辨能力，而信噪比损失会降低雷达作用距离。为了减少匹配滤波后旁瓣对系统性能的影响，需要获得最优的幅频特性函数，在对造成干扰的旁瓣信号进行最大抑制的同时，最小限度地影响到距离分辨力和信号检测能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种超低旁瓣的脉冲压缩方法。

本发明采用的技术方案如下：一种超低旁瓣的脉冲压缩方法，具体包括以下过程：

步骤1、发射端根据发射的线性调频信号s(t)，设计加权窗函数w(t)，将发射信号变为s(t)×w(t)；

步骤2、根据发射信号，在接收端设计对应的脉冲压缩匹配滤波器h(t)和旁瓣抑制滤波器w(t)，所述旁瓣抑制滤波器w(t)是根据加权窗函数w(t)设计；

步骤3、根据接收端匹配滤波器h(t)和旁瓣抑制滤波器w(t)，计算回波信号的脉冲压缩结果y(t)＝[s(t)×w(t)]*[h(t)×w(t)]；

步骤4、将发射端的加权窗函数取消，在接收端设计等效的滤波器h_w(t)，并根据频域实现方法计算等效滤波器h_w(n)；

步骤5、在发射端发射线性调频信号s(t)，接收端设计脉冲压缩等效滤波器h_w(n)，获得超低旁瓣。

进一步的，所述步骤1的具体过程为：

步骤11、根据系统要求的覆盖范围，设计发射线性调频信号s(t)，设计时宽为T，带宽为B，中心频率为f₀的线性调频信号；

步骤12、在发射端设计加权窗函数w(t)；通过加权窗函数进行加权，经过加窗处理，除去发射信号中原有的线性调频的频谱特点；

步骤13、将设计的线性调频信号经过加权窗函数w(t)之后再发射，即发射信号设置为s(t)×w(t)。

进一步的，所述步骤2的具体过程为：

步骤21、根据发射信号，设计接收端的脉冲压缩匹配滤波器h(t)，匹配滤波器的单位脉冲响应h(n)为输入信号s(n)的镜像再共轭，即h(n)＝s*(N－l－n)，0＜n＜N-1，所述N为匹配滤波器的阶数，取自然数；

步骤22：在脉冲压缩滤波器h(t)后面级联一个具有锥削函数频率响应的旁瓣抑制滤波器w(t)，设计旁瓣抑制滤波器w(t)是与发射端的加权窗函数w(t)相同。

进一步的，所述加权窗函数为海明窗或者凯撒窗或者布莱克曼窗。

进一步的，所述步骤3的具体过程为：将发射端发送来的信号通过脉冲压缩匹配滤波器h(t)和旁瓣抑制滤波器w(t)后输出，将回波信号与脉冲压缩滤波器进行时域线性卷积运算，获得回波信号的脉冲压缩信号输出