CN109283498B - 一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法，本发明方法首先构建相位误差曲线生成系统，所构建的系统包括：数据样本生成模块、相位信息提取模块和相位误差曲线生成模块，通过数据样本生成模块对线性调频脉冲信号进行采样并生成3个数据样本，相位信息提取模块对这3个数据样本进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息，相位误差曲线生成模块利用相位信息生成线性调频脉冲信号的相位误差曲线。本发明方法产生的相位误差曲线平滑，已成功应用在某雷达系统中，满足系统使用要求。

Description

一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法
技术领域
本发明涉及一种相位误差曲线生成方法，特别是一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法。
背景技术
雷达系统常使用直接波形存储直读技术结合正交调制技术的方法产生线性调频脉冲信号，尽管在设计时对硬件系统作了一些优化处理，但由于器件本身特性，不可避免地在产生线性调频脉冲信号过程中引入相位误差，为了定量分析相位误差，需要产生相位误差曲线。传统的线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法为：对线性调频脉冲信号进行采样，形成单一的数据样本；对数据样本进行离散希尔伯特变换，根据变换结果提取出相位信息；通过相位信息绘制出线性调频脉冲信号的相位误差曲线。此方法比较直观，且计算量小，但由于相位抖动问题，导致生成的相位误差曲线不平滑。
发明内容
本发明目的在于提供一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法，解决传统的线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法得到的相位误差曲线不平滑的问题。
一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法，其具体步骤为：
第一步搭建相位误差曲线生成系统
相位误差曲线生成系统，包括：数据样本生成模块、相位信息提取模块和相位误差曲线生成模块。所述：
数据样本生成模块的功能为：对线性调频脉冲信号进行采样并生成3个数据样本；
相位信息提取模块的功能为：对这3个数据样本进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息；
相位误差曲线生成模块的功能为：利用相位信息生成线性调频脉冲信号的相位误差曲线。
第二步数据样本生成模块对线性调频脉冲信号进行采样并生成数据样本
数据样本生成模块在任意3个脉冲宽度的时间范围内对线性调频信号x(t)进行采样，生成3个数据样本x1(n)、x2(n)和x3(n)，采样频率为fs，采样间隔Ts＝1/fs，t为时间参数，n为时域点索引，n＝1,2,…,N，N为数据样本的长度，N＝fs·τ；线性调频脉冲信号x(t)的脉冲宽度为τ，中心频率为f0，带宽为B，调频斜率μ＝B/τ。
第三步相位信息提取模块对数据样本进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息
相位信息提取模块对数据样本x1(n)、x2(n)和x3(n)分别进行离散希尔伯特变换：[x1(n)]h＝hilbert[x1(n)]，[x2(n)]h＝hilbert[x2(n)]，[x3(n)]h＝hilbert[x3(n)]，得到3个数据样本的离散希尔伯特变换结果[x1(n)]h、[x2(n)]h和[x3(n)]h，其中hilbert[·]表示离散希尔伯特变换；
相位信息提取模块提取相位信息：φ1(n)＝angle{[x1(n)]h}，φ2(n)＝angle{[x2(n)]h}，φ3(n)＝angle{[x3(n)]h}，得到数据样本x1(n)的相位φ1(n)、数据样本x2(n)的相位φ2(n)和数据样本x3(n)的相位φ3(n)，其中angle{·}表示复数求相位运算，运算结果是角度值。
第四步相位误差曲线生成模块利用相位信息生成线性调频脉冲信号的相位误差曲线
相位误差曲线生成模块获取相位φ1(n)、φ2(n)和φ3(n)的均值相位
Figure BDA0001356502100000021
Figure BDA0001356502100000022
对均值相位
Figure BDA0001356502100000023
进行多项式曲线拟合，得到多项式拟合曲线f1(n)；
相位误差曲线生成模块获取相位误差φ(n)：φ(n)＝f1(n)-[2πf0nTs+μ(nTs)2/2]，对相位误差φ(n)进行多项式曲线拟合，得到线性调频脉冲信号的相位误差曲线f2(n)。
至此，实现了线性调频脉冲信号相位误差曲线的生成。
更优的，其中第四步中对均值相位
Figure BDA0001356502100000031
进行多项式曲线拟合时，多项式的次数为10。
更优的，其中第四步中对相位误差φ(n)进行多项式曲线拟合时，多项式的次数为2。
本发明方法解决了传统的线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法得到的相位误差曲线不平滑的问题，产生的相位误差曲线平滑，此种方法有效、可行，目前本方法已成功应用在某雷达系统中，满足系统使用要求。
具体实施方式
本发明目的在于提供一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法，解决传统的线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法得到的相位误差曲线不平滑的问题。
一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法，其具体步骤为：
第一步搭建相位误差曲线生成系统
相位误差曲线生成系统，包括：数据样本生成模块、相位信息提取模块和相位误差曲线生成模块。所述：
数据样本生成模块的功能为：对线性调频脉冲信号进行采样并生成3个数据样本；
相位信息提取模块的功能为：对这3个数据样本进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息；
相位误差曲线生成模块的功能为：利用相位信息生成线性调频脉冲信号的相位误差曲线。
第二步数据样本生成模块对线性调频脉冲信号进行采样并生成数据样本
数据样本生成模块在任意3个脉冲宽度的时间范围内对线性调频信号x(t)进行采样，生成3个数据样本x1(n)、x2(n)和x3(n)，采样频率为fs，采样间隔Ts＝1/fs，t为时间参数，n为时域点索引，n＝1,2,…,N，N为数据样本的长度，N＝fs·τ；线性调频脉冲信号x(t)的脉冲宽度为τ，中心频率为f0，带宽为B，调频斜率μ＝B/τ。
第三步相位信息提取模块对数据样本进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息
相位信息提取模块对数据样本x1(n)、x2(n)和x3(n)分别进行离散希尔伯特变换：[x1(n)]h＝hilbert[x1(n)]，[x2(n)]h＝hilbert[x2(n)]，[x3(n)]h＝hilbert[x3(n)]，得到3个数据样本的离散希尔伯特变换结果[x1(n)]h、[x2(n)]h和[x3(n)]h，其中hilbert[·]表示离散希尔伯特变换；
相位信息提取模块提取相位信息：φ1(n)＝angle{[x1(n)]h}，φ2(n)＝angle{[x2(n)]h}，φ3(n)＝angle{[x3(n)]h}，得到数据样本x1(n)的相位φ1(n)、数据样本x2(n)的相位φ2(n)和数据样本x3(n)的相位φ3(n)，其中angle{·}表示复数求相位运算，运算结果是角度值。
第四步相位误差曲线生成模块利用相位信息生成线性调频脉冲信号的相位误差曲线
相位误差曲线生成模块获取相位φ1(n)、φ2(n)和φ3(n)的均值相位
Figure BDA0001356502100000041
Figure BDA0001356502100000042
对均值相位
Figure BDA0001356502100000043
进行多项式曲线拟合，多项式次数设置为10，得到多项式拟合曲线f1(n)；
相位误差曲线生成模块获取相位误差φ(n)：φ(n)＝f1(n)-[2πf0nTs+μ(nTs)2/2]，对相位误差φ(n)进行多项式曲线拟合，多项式次数设置为2，得到线性调频脉冲信号的相位误差曲线f2(n)。
至此，实现了线性调频脉冲信号相位误差曲线的生成。

Claims (3)

1.一种线性调频脉冲信号相位误差曲线生成方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 搭建相位误差曲线生成系统
相位误差曲线生成系统，包括：数据样本生成模块、相位信息提取模块和相位误差曲线生成模块；
数据样本生成模块的功能为：对线性调频脉冲信号进行采样并生成3个数据样本；
相位信息提取模块的功能为：对这3个数据样本进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息；
相位误差曲线生成模块的功能为：利用相位信息生成线性调频脉冲信号的相位误差曲线；
第二步 数据样本生成模块对线性调频脉冲信号进行采样并生成数据样本
数据样本生成模块在任意3个脉冲宽度的时间范围内对线性调频信号x(t)进行采样，生成3个数据样本x1(n)、x2(n)和x3(n)，采样频率为fs，采样间隔Ts＝1/fs，t为时间参数，n为时域点索引，n＝1,2,…,N，N为数据样本的长度，N＝fs·τ；线性调频脉冲信号x(t)的脉冲宽度为τ，中心频率为f0，带宽为B，调频斜率μ＝B/τ；
第三步 相位信息提取模块对数据样本进行离散希尔伯特变换，提取出相位信息
相位信息提取模块对数据样本x1(n)、x2(n)和x3(n)分别进行离散希尔伯特变换：[x1(n)]h＝hilbert[x1(n)]，[x2(n)]h＝hilbert[x2(n)]，[x3(n)]h＝hilbert[x3(n)]，得到3个数据样本的离散希尔伯特变换结果[x1(n)]h、[x2(n)]h和[x3(n)]h，其中hilbert[·]表示离散希尔伯特变换；
相位信息提取模块提取相位信息：φ1(n)＝angle{[x1(n)]h}，φ2(n)＝angle{[x2(n)]h}，φ3(n)＝angle{[x3(n)]h}，得到数据样本x1(n)的相位φ1(n)、数据样本x2(n)的相位φ2(n)和数据样本x3(n)的相位φ3(n)，其中angle{·}表示复数求相位运算，运算结果是角度值；
第四步 相位误差曲线生成模块利用相位信息生成线性调频脉冲信号的相位误差曲线
相位误差曲线生成模块获取相位φ1(n)、φ2(n)和φ3(n)的均值相位
Figure FDA0001356502090000021
Figure FDA0001356502090000022
对均值相位
Figure FDA0001356502090000023
进行多项式曲线拟合，得到多项式拟合曲线f1(n)；
相位误差曲线生成模块获取相位误差
Figure FDA0001356502090000024
Figure FDA0001356502090000025
对相位误差
Figure FDA0001356502090000026
进行多项式曲线拟合，得到线性调频脉冲信号的相位误差曲线f2(n)；
至此，实现了线性调频脉冲信号相位误差曲线的生成。
2.如权利要求1所述相位误差曲线生成方法，其特征在于：所述第四步中对均值相位
Figure FDA0001356502090000027
进行多项式曲线拟合时，多项式的次数为10。
3.如权利要求1所述相位误差曲线生成方法，其特征在于：所述第四步中对相位误差
Figure FDA0001356502090000028
进行多项式曲线拟合时，多项式的次数为2。
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