CN107688167B - 一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法 - Google Patents

一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法，通过信号采样模块、正交变换模块、时宽确定模块和幅度包络曲线生成模块实现。信号采样模块对多时宽线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；中频正交相干检波模块对采样序列进行奇偶抽取、低通滤波和1/2抽取处理；幅度包络曲线生成模块确定有效时宽，并对多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线进行生成。本发明解决了常用的信号幅度包络曲线生成方法对多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成时，步骤复杂的问题。

Description

一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法
技术领域
本发明涉及一种信号幅度包络曲线生成方法，特别是一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法。
背景技术
雷达信号处理过程中，需要在多时宽线性调频脉冲信号的调频带宽已知、时宽未知的条件下，进行多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线的生成。线性调频(LFM)脉冲信号是指信号的频率在脉冲宽度内向上或者向下线性地扫描；线性调频(LFM)脉冲压缩信号是指线性调频脉冲信号经过脉冲压缩处理后所形成的信号。常用的线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法需要对多时宽线性调频脉冲信号采样，形成采样序列；之后对采样序列进行快速傅立叶变换(FFT)、LFM脉冲信号匹配滤波器快速傅立叶变换(FFT)、复数乘法和快速傅立叶逆变换(IFFT)等一系列处理，完成脉冲压缩，形成线性调频脉冲压缩信号；最后提取线性调频脉冲压缩信号的幅度信息，完成线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线的生成。此方法没有用到多时宽线性调频脉冲信号的匹配滤波器的频谱特性，因此复杂度增加。
发明内容
本发明目的在于提供一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法，解决常用的信号幅度包络曲线生成方法对多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成时，步骤复杂的问题。
一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法，其具体步骤为：
第一步搭建幅度包络曲线生成平台
幅度包络曲线生成平台，包括：信号采样模块、正交变换模块、时宽确定模块和幅度包络曲线生成模块。所述信号采样模块的功能为：对多时宽线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；中频正交相干检波模块的功能为：对采样序列进行奇偶抽取、低通滤波和1/2抽取处理；幅度包络曲线生成模块的功能为：对多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线进行生成。
第二步信号采样模块对多时宽线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列
信号采样模块对多时宽线性调频脉冲信号x(t)采样，形成采样序列x(n)，采样频率为fs，t为时间参数，n为时域点数索引值，n＝1,2,...,N，N为采样序列x(n)的长度；多时宽线性脉冲信号x(t)的调频带宽为B。
第三步中频正交相干检波模块对采样序列进行奇偶抽取、低通滤波和1/2抽取处理
中频正交相干检波模块对采样序列x(n)进行奇偶抽取，奇数点形成序列xI(n)，偶数点形成序列xQ(n)。将序列xI(n)通过低通滤波器h1(n)，并进行1/2抽取处理，得到序列x'I(n)；将序列xQ(n)通过低通滤波器h2(n)，并进行1/2抽取处理，得到序列x'Q(n)，其中h1(n)＝(-1)kh(2k)，h2(n)＝(-1)k-1h(2k+1)，k为低通滤波器系数索引，h(n)为FIR低通滤波器系数，低通滤波器按照等纹波准则设计。
第四步幅度包络曲线生成模块生成多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线
幅度包络曲线生成模块将序列x'I(n)和序列x'Q(n)组合成复数形式：x'I(n)+jx'Q(n)，对x'I(n)+jx'Q(n)取模：|x'I(n)+jx'Q(n)|，找到模值中的最大值L，确定|x'I(n)+jx'Q(n)|＝80％L所对应的索引值n1和n2，求得有效时宽τ＝(n2-n1)/fs，其中|·|表示复数取模运算。
幅度包络曲线生成模块使用时宽τ确定压缩比D：D＝B·τ；之后使用压缩比D生成多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线u(t)：
Figure GDA0001116867070000021
以时间参数t为横坐标，以幅度包络曲线u(t)为纵坐标，逐点绘制多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线。
至此，实现了多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线的生成。
本方法解决了常用的信号幅度包络曲线生成方法对多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成时，步骤复杂的问题。经过各种试验验证，认为此种方法有效、简易、可行。目前本方法已在样机产品中进行了试验，试验过程中在多时宽线性调频脉冲信号调频带宽已知、时宽未知的条件下，能够生成出多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线，所生成的幅度包络曲线精度满足使用要求。
具体实施方式
一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法，其具体步骤为：
第一步搭建幅度包络曲线生成平台
幅度包络曲线生成平台，包括：信号采样模块、正交变换模块、时宽确定模块和幅度包络曲线生成模块。所述信号采样模块的功能为：对多时宽线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；中频正交相干检波模块的功能为：对采样序列进行奇偶抽取、低通滤波和1/2抽取处理；幅度包络曲线生成模块的功能为：对多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线进行生成。
第二步信号采样模块对多时宽线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列
信号采样模块对多时宽线性调频脉冲信号x(t)采样，形成采样序列x(n)，采样频率为fs，t为时间参数，n为时域点数索引值，n＝1,2,...,N，N为采样序列x(n)的长度；多时宽线性脉冲信号x(t)的调频带宽为B。
第三步中频正交相干检波模块对采样序列进行奇偶抽取、低通滤波和1/2抽取处理
中频正交相干检波模块对采样序列x(n)进行奇偶抽取，奇数点形成序列xI(n)，偶数点形成序列xQ(n)。将序列xI(n)通过低通滤波器h1(n)，并进行1/2抽取处理，得到序列x'I(n)；将序列xQ(n)通过低通滤波器h2(n)，并进行1/2抽取处理，得到序列x'Q(n)，其中h1(n)＝(-1)kh(2k)，h2(n)＝(-1)k-1h(2k+1)，k为低通滤波器系数索引，h(n)为FIR低通滤波器系数，低通滤波器按照等纹波准则设计。
第四步幅度包络曲线生成模块生成多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线
幅度包络曲线生成模块将序列x'I(n)和序列x'Q(n)组合成复数形式：x'I(n)+jx'Q(n)，对x'I(n)+jx'Q(n)取模：|x'I(n)+jx'Q(n)|，找到模值中的最大值L，确定|x'I(n)+jx'Q(n)|＝80％L所对应的索引值n1和n2，求得有效时宽τ＝(n2-n1)/fs，其中|·|表示复数取模运算。
幅度包络曲线生成模块使用时宽τ确定压缩比D：D＝B·τ；之后使用压缩比D生成多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线u(t)：
Figure GDA0001116867070000031
以时间参数t为横坐标，以幅度包络曲线u(t)为纵坐标，逐点绘制多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线。
至此，实现了多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线的生成。

Claims (1)

1.一种多时宽线性调频脉冲压缩信号幅度包络曲线生成方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 搭建幅度包络曲线生成平台
幅度包络曲线生成平台，包括：信号采样模块、中频正交相干检波模块、时宽确定模块和幅度包络曲线生成模块；所述信号采样模块的功能为：对多时宽线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；中频正交相干检波模块的功能为：对采样序列进行奇偶抽取、低通滤波和1/2抽取处理；幅度包络曲线生成模块的功能为：对多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线进行生成；
第二步 信号采样模块对多时宽线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列
信号采样模块对多时宽线性调频脉冲信号x(t)采样，形成采样序列x(n)，采样频率为fs，t为时间参数，n为时域点数索引值，n＝1,2,...,N，N为采样序列x(n)的长度；多时宽线性脉冲信号x(t)的调频带宽为B；
第三步 中频正交相干检波模块对采样序列进行奇偶抽取、低通滤波和1/2抽取处理
中频正交相干检波模块对采样序列x(n)进行奇偶抽取，奇数点形成序列xI(n)，偶数点形成序列xQ(n)；将序列xI(n)通过低通滤波器h1(n)，并进行1/2抽取处理，得到序列x'I(n)；将序列xQ(n)通过低通滤波器h2(n)，并进行1/2抽取处理，得到序列x'Q(n)，其中h1(n)＝(-1)kh(2k)，h2(n)＝(-1)k-1h(2k+1)，k为低通滤波器系数索引，h(n)为FIR低通滤波器系数，低通滤波器按照等纹波准则设计；
第四步 幅度包络曲线生成模块生成多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线
幅度包络曲线生成模块将序列x'I(n)和序列x'Q(n)组合成复数形式：x'I(n)+jx'Q(n)，对x'I(n)+jx'Q(n)取模：|x'I(n)+jx'Q(n)|，找到模值中的最大值L，确定|x'I(n)+jx'Q(n)|＝80％L所对应的索引值n1和n2，求得有效时宽τ＝(n2-n1)/fs，其中|·|表示复数取模运算；
幅度包络曲线生成模块使用时宽τ确定压缩比D：D＝B·τ；之后使用压缩比D生成多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线u(t)：
Figure FDA0002567961810000011
以时间参数t为横坐标，以幅度包络曲线u(t)为纵坐标，逐点绘制多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线；至此，实现了多时宽线性调频脉冲压缩信号的幅度包络曲线的生成。
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