[发明专利]一种相位-幅度校准滤波器以及提升短脉冲非相参雷达信号处理性能的方法

说明书

本发明公开了一种相位‑幅度校准滤波器以及提升短脉冲非相参雷达信号处理性能的方法，主要解决辐射信号在不同脉冲之间中心频率的不确定性引起的补偿相参处理性能下降的问题。本发明的基本思想是：针对每一次辐射脉冲波形，耦合提取一路信号作为雷达接收机信号处理的参考信号；利用参考信号，构造相位‑幅度校准滤波器，该滤波器与匹配滤波器结合成一个专门为该次微波脉冲设计的复合滤波器；其中相位‑幅度校准滤波器的模型为：R(t)^H＝C(t)＝PSF(t)exp(jζ(‑t))，()^H为取共轭算子，PSF(t)是包络的点扩散函数，R(t)为匹配滤波输出；C(t)为相位校准滤波器。

技术领域

本发明属于短脉冲非相参雷达技术领域，具体涉及一种信号处理性能改善的方法。

背景技术

短脉冲非相参雷达的微波功率源属于真空电子学器件，其产生的微波脉冲信号有峰值功率高、脉冲宽度短的特点。同时，从雷达信号处理角度看，其产生的微波脉冲包络中心存在随机性，每个微波脉冲的起始相位是随机的，中心频率也在脉冲间存在不确定性。因此，重频工作的短脉冲非相参雷达是完全不相参的系统。

前期的研究结果表明，通过匹配滤波器可有效的补偿辐射源的前两项不确定因素，在此基础上可进行补偿相参处理。但是，构造的匹配滤波器无法补偿中心频率的不确定性引起的性能下降的现象，例如，补偿相参的脉冲多普勒处理中仍然存在多普勒污染的现象。

发明内容

本发明的主要目的是解决辐射信号在不同脉冲之间中心频率的不确定性引起的补偿相参处理性能下降的问题。

本发明实现提升短脉冲非相参雷达信号处理性能的基本思想是：针对每一次辐射脉冲波形，耦合提取一路信号作为雷达接收机信号处理的参考信号；利用参考信号，构造相位-幅度校准滤波器；该滤波器与匹配滤波器结合成一个专门为该次微波脉冲设计的复合滤波器。

其中，相位-幅度校准滤波器的设计思想是：在保证信号群延时恒定的基础上，对雷达辐射信号频率抖动引起的瞬时相位走动进行校准，校准后，接收机处理的点目标回波的瞬时相位历程将保持为0。同时，通过峰值位置幅度来归一化校准滤波器输出幅度，校准后，接收机处理的点目标回波的峰值幅度保存一致。在匹配滤波基础上，保证点目标回波通过校准滤波器后，其相位历程和包络形状基本一致，实现了相位和幅度的校准。

进而，本发明提出以下解决方案：

一种基于参考信号的相位-幅度校准滤波器的构造方法，包括：

1)针对每一次辐射脉冲波形，耦合提取一路信号作为雷达接收机信号处理的参考信号，通过快速傅里叶算法变换到数字频域；这里，采用快速傅里叶变换只是一种较佳的算法；

2)参考信号数字频域取模方，得到点目标匹配滤波输出的数字频域，取圆周共轭对称，得到相位校准滤波器数字频域；

3)将点目标匹配滤波输出的数字频域和相位校准滤波器数字频域，对应点相乘并求和，再求倒数得到一个幅度校准系数；

4)将幅度校准系数与相位校准滤波器数字频域相乘，得到相位-幅度校准滤波器数字频域。

一种基于参考信号的相位-幅度校准滤波器，其模型为：

其中，R(t)^H＝C(t)＝PSF(t)exp(jζ(-t))，()^H为取共轭算子，PSF(t)是包络的点扩散函数，R(t)为匹配滤波输出；C(t)为相位校准滤波器。

一种用于提升短脉冲非相参雷达信号处理性能的复合滤波器，其特征在于，包括：

(1)匹配滤波器；其模型为：

R(t)＝PSF(t)exp(2πjf_dmt)