雷達(dá)回波信號(hào)的去斜接收方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法。該方法包括：步驟A：對(duì)接收的模擬形式的雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字形式的雷達(dá)回波信號(hào)；步驟B：產(chǎn)生數(shù)字形式的參考本振信號(hào)；以及步驟C：將數(shù)字形式的雷達(dá)回波信號(hào)與數(shù)字形式的參考本振信號(hào)相乘，從而抵消數(shù)字回波信號(hào)中頻率隨時(shí)問線性變化的二次相位項(xiàng)，剩下只與目標(biāo)位置相關(guān)的點(diǎn)頻信號(hào)，完成雷達(dá)回波信號(hào)的去斜接收。本發(fā)明采用數(shù)字形式的去斜參考信號(hào)，無需產(chǎn)生模擬去斜參考信號(hào)，在減小難度和復(fù)雜度的同時(shí)，降低了尺寸、功耗和干擾。
【專利說明】雷達(dá)回波信號(hào)的去斜接收方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子行業(yè)雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雷達(dá)回波信號(hào)的去斜接收方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達(dá)是一種遙感設(shè)備，它安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，平臺(tái)作勻速直線運(yùn)動(dòng)，雷達(dá) W等距離分布的方式重復(fù)發(fā)射調(diào)制過的寬帶微波信號(hào)，然后在兩個(gè)發(fā)射脈沖之間接收地物 散射的回波信號(hào)，并且采用匹配濾波處理和孔徑合成方法完成距離向和方位向聚焦，得到 地物的二維后向散射系數(shù)分布圖像。合成孔徑雷達(dá)憑借其高分辨率、全天候、全天時(shí)的工作 特點(diǎn)在軍事偵察、抗震救災(zāi)、測(cè)繪等軍事和民用領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 隨著技術(shù)的發(fā)展，受用戶需求牽引，合成孔徑雷達(dá)的分辨率不斷提高，帶來合成孔 徑雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)帶寬越來越寬。由于市面上現(xiàn)有的高速ADC無法對(duì)高達(dá)數(shù)GHz的信號(hào)直 接采樣，所W寬帶信號(hào)的接收成為合成孔徑雷達(dá)必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)測(cè)繪帶比較窄的常用接收方法為；模擬去斜接收。其工作原理框 圖如圖1所示。
[0005] 請(qǐng)參照?qǐng)D1，假設(shè)發(fā)射信號(hào)脈沖寬度為T，測(cè)繪帶寬度R對(duì)應(yīng)的回波時(shí)間為 T (r：......^，c表示光速），測(cè)繪帶中也位置的回波延時(shí)為t。。模擬去斜接收的工作原理為：
[0006] 首先，雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)射信號(hào)具有相同調(diào)頻斜率，持續(xù)時(shí)間等于T+ T，W t。 為中也的線性調(diào)頻信號(hào)作為參考本振；用其與回波信號(hào)進(jìn)行相乘（等效于模擬去斜），抵消 回波信號(hào)的二次相位成分，實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻信號(hào)到點(diǎn)頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其頻率ft與點(diǎn)目標(biāo)與測(cè) 繪帶中也的距離r成正比：
[0007] I =Kf 呼 (1)
[000引式（1)中；Kf表示發(fā)射信號(hào)的調(diào)頻斜率。因?yàn)榈匚锟蒞看成由不同r的若干點(diǎn)目 標(biāo)組成，所W，去斜后的信號(hào)由一組不同頻率的點(diǎn)頻信號(hào)疊加而成。
[0009] 接著，去斜后的信號(hào)經(jīng)過低通濾波，將測(cè)繪區(qū)W外的無效信號(hào)剔除。在保留測(cè)區(qū)中 有用信號(hào)的同時(shí)，降低了接收信號(hào)的帶寬。最后由高精度低速ADC對(duì)其采樣，實(shí)現(xiàn)回波信號(hào) 的模擬去斜接收。
[0010] 圖1所示的雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0011] (1)降低信號(hào)的采樣率；
[0012] 假設(shè)發(fā)射信號(hào)的帶寬為Bf,它與發(fā)射脈沖寬度T的關(guān)系為：
[001 引 Br = KfT 似
[0014] 去斜后信號(hào)的帶寬為Bd,它與測(cè)繪區(qū)寬度R的關(guān)系為：
[0015] 5,=^,- (3) C
[0016] 為了保證去斜后信號(hào)的帶寬小于發(fā)射信號(hào)帶寬，測(cè)繪區(qū)寬度R需要滿足如下的關(guān) 系式： rp
[0017] 民么^ (4) 2
[0018] 當(dāng)測(cè)繪區(qū)寬度滿足上式的前提下，能夠降低信號(hào)的采樣率，緩解對(duì)高速ADC的要 求。
[001引 似數(shù)據(jù)率低，記錄和實(shí)時(shí)處理的壓力小。
[0020] 在數(shù)據(jù)采集時(shí)間保持不變的情況下，采樣率降低直接減少了數(shù)據(jù)量，后續(xù)的原始 數(shù)據(jù)記錄和實(shí)時(shí)成像處理的壓力也同時(shí)降低。
[0021] 然而，在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)上述圖1所示的雷達(dá)回波信號(hào)去斜接 收的方法存在如下技術(shù)缺陷：
[0022] (1)產(chǎn)生寬帶高質(zhì)量的模擬去斜參考信號(hào)難度大；
[0023] 根據(jù)模擬去斜的工作原理，參考信號(hào)的帶寬為Bd+Bf。同時(shí)，為了保證去斜信號(hào)的質(zhì) 量，參考信號(hào)的線性度也需要滿足一定的要求。通常產(chǎn)生該種超寬帶信號(hào)一般采用倍頻方 案，倍頻方案的缺點(diǎn)是隨著倍頻次數(shù)的增加，信號(hào)帶內(nèi)雜散的功率W 3地遞增，為了保證最 終信號(hào)的質(zhì)量，要求用于倍頻的基帶信號(hào)的質(zhì)量非常高，雜散的抑制一般在50地W上；另 夕F，為了保證信號(hào)波形的質(zhì)量，一般要求DAC的轉(zhuǎn)換率為信號(hào)帶寬的5倍W上。所W研制該 種高要求的基帶信號(hào)源模塊難度很大；其次，參考信號(hào)產(chǎn)生的過程中每一級(jí)倍頻也會(huì)惡化 掃頻的線性度，如何降低它的影響是第二個(gè)難點(diǎn)。
[0024] (2)在數(shù)字域需要校正由接收信號(hào)掃頻非線性引入的空變誤差和由參考信號(hào)掃頻 非線性引入的空不變誤差。
[0025] 在工程實(shí)踐中，雷達(dá)發(fā)射信號(hào)和參考本振難W做到理想狀態(tài)，所W它們都會(huì)存在 掃頻非線性誤差。掃頻非線性誤差對(duì)去斜后信號(hào)的影響如圖2所示。圖2中a表示去斜前 的接收信號(hào)，它是發(fā)射信號(hào)不同延時(shí)版本的疊加，從左到右的信號(hào)對(duì)應(yīng)的距離從近到遠(yuǎn)。接 收信號(hào)中的掃頻非線性具有空變特性；b表示參考信號(hào)的時(shí)頻分布，參考信號(hào)中的掃頻非 線性具有空不變特性；接收信號(hào)和參考本振進(jìn)行去斜處理后的信號(hào)如圖2中C所示。在去 斜后的信號(hào)中包括由接收信號(hào)掃頻非線性引入的空變誤差和由參考信號(hào)掃頻非線性引入 的空不變誤差。試驗(yàn)證明；誤差的引入帶來距離壓縮后目標(biāo)的主瓣展寬，峰值旁瓣比降低和 旁瓣不對(duì)稱。為保證最終雷達(dá)圖像的質(zhì)量，需要在數(shù)字域需要對(duì)該兩部分誤差分別進(jìn)行校 正。
[002引 做硬件開銷大。
[0027] 模擬去斜接收方法需要增加兩部分硬件；參考信號(hào)的產(chǎn)生和用于去斜的混頻器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[002引（一）要解決的技術(shù)問題
[0029] 鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法。
[0030] (二）技術(shù)方案
[0031] 本發(fā)明雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法包括：步驟A ;對(duì)接收的模擬形式的雷達(dá)回 波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字形式的雷達(dá)回波信號(hào)；步驟B ;產(chǎn)生數(shù)字形式的參考本振信 號(hào)；W及步驟C ;將數(shù)字形式的雷達(dá)回波信號(hào)與數(shù)字形式的參考本振信號(hào)相乘，從而抵消數(shù) 字回波信號(hào)中頻率隨時(shí)間線性變化的二次相位項(xiàng)，剩下只與目標(biāo)位置相關(guān)的點(diǎn)頻信號(hào)，完 成雷達(dá)回波信號(hào)的去斜接收。
[003引 （S )有益效果
[0033] 從上述技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法具有W下有益效 果：
[0034] (1)采用數(shù)字形式的去斜參考信號(hào)，無需產(chǎn)生模擬去斜參考信號(hào)，在減小難度和 復(fù)雜度的同時(shí)，降低了尺寸、功耗和干擾；
[00巧]在數(shù)字域進(jìn)行去斜處理，因此無需產(chǎn)生寬帶高質(zhì)量的模擬去斜參考信號(hào)；與此相 關(guān)的模擬部分電路，包括混頻器，倍頻放大鏈路、濾波器等都省去，減少硬件開銷的同時(shí)，降 低了雷達(dá)接收部分的尺寸、功耗和由此產(chǎn)生的干擾。
[003引 （2)降低了對(duì)高速ADC采樣率的要求；
[0037] 對(duì)高速ADC采樣率的要求與模擬去斜接收方法一致，都是要保證高速ADC能夠?qū)?帶寬為馬----心的信號(hào)進(jìn)行無失真采樣即可。在采樣時(shí)間不變的情況下，采樣率的降低 C 意味著數(shù)據(jù)量的減少，一方面降低了原始數(shù)據(jù)記錄的速率和總?cè)萘?；另一方面緩解了后續(xù) 實(shí)時(shí)成像處理的壓力。
[0038] (3)降低了數(shù)字域誤差校正的難度；
[0039] 采用理想的數(shù)字線性調(diào)頻信號(hào)作為參考本振，該信號(hào)沒有誤差，所W數(shù)字去斜后 的信號(hào)中只有由接收信號(hào)中掃頻非線性引入的空變相位誤差，對(duì)于它的校準(zhǔn)可W和去斜接 收所特有的殘余視頻相位誤差校準(zhǔn)同步進(jìn)行，相比模擬去斜接收而言，誤差校正的難度降 低。
[0040] (4)能夠達(dá)到與模擬去斜接收方法相同的效果。
[0041] 本發(fā)明提出的一種新的去斜接收方法在滿足測(cè)繪區(qū)寬度大于雷達(dá)主瓣照射的寬 度的條件或者應(yīng)用到或者調(diào)頻連續(xù)波SAR系統(tǒng)時(shí)，能夠達(dá)到與模擬去斜接收方法相同的效 果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收方法的流程圖；
[0043] 圖2為圖1所示雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收方法中去斜前的信號(hào)、參考信號(hào)和去斜后 的信號(hào)的示意圖；
[0044] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法的流程圖；
[0045] 圖4為圖3所示雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收方法中回波信號(hào)采樣前后的頻譜和時(shí)頻分 布特征；
[0046] 圖5為圖3所示雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收方法中回波信號(hào)采樣前后的時(shí)頻分布圖；
[0047] 圖6為采取圖3所示方法進(jìn)行雷達(dá)回波信號(hào)去斜后的示意圖；
[0048] 圖7為采用現(xiàn)有技術(shù)模擬去斜接收方法和本實(shí)施例數(shù)字去斜接收方法的比較；
[0049] 圖8為當(dāng)雷達(dá)天線主波束照射幅寬大于測(cè)繪區(qū)域?qū)挾葧r(shí)數(shù)字去斜接收結(jié)果；
[0050] 圖9為采用圖3所示方法時(shí)相位誤差的形成過程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0051] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部 分都使用相同的圖號(hào)。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員 所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等 于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0052] 本發(fā)明將雷達(dá)回波信號(hào)在數(shù)字域進(jìn)行去斜處理，采用理想的數(shù)字線性調(diào)頻信號(hào)作 為參考本振，降低了誤差校正的難度，并且能夠達(dá)到與模擬去斜接收方法相同的效果。
[0053] 需要說明的是，該雷達(dá)回波信號(hào)在沒有特殊說明的情況下，指代的就是距離向雷 達(dá)回波信號(hào)。此外，本發(fā)明的方法可W應(yīng)用于各種基于線性調(diào)頻信號(hào)的雷達(dá)回波信號(hào)的去 斜接收中，對(duì)合成孔徑雷達(dá)的回波信號(hào)去斜接收尤為適用。
[0054] 在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法。圖 3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法的流程圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3,本實(shí)施例雷達(dá) 回波信號(hào)去斜接收的方法包括：
[00巧]步驟A ;對(duì)接收的模擬形式的雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字形式的雷達(dá) 回波信號(hào)；
[0056] 本步驟A中，模擬形式的雷達(dá)回波信號(hào)為線性調(diào)頻信號(hào)。
[0057] 在模數(shù)轉(zhuǎn)換中，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，為了保證采樣后的數(shù)字信號(hào)能夠還原出 原始模擬信號(hào)，要求采樣率大于信號(hào)最高頻率的兩倍。
[0058] 設(shè)發(fā)射信號(hào)的帶寬為Bf,表達(dá)式為：
[0059] Br = KfT (5)
[0060] 其中；T ;發(fā)射信號(hào)的脈沖寬度；Kr ;發(fā)射信號(hào)的調(diào)頻斜率。
[0061] 接收的模擬形式的雷達(dá)回波信號(hào)經(jīng)過正交解調(diào)，得到兩路正交的I和Q信號(hào)，最高 頻率是^，設(shè)采樣率為f,，理論上，為了保證采樣后的信號(hào)不混疊，需要滿足：
[006引 fs > Br (6)
[0063] 在測(cè)繪區(qū)域的寬度R大于雷達(dá)主波束照射的距離幅寬或者發(fā)射機(jī)功率較小時(shí)，采 樣率f；的選擇無需滿足式化），但是必須滿足下面的不等式：
[0064] fs > Bd (7)
[0065] 其中；Bd表示采用模擬去斜接收方式獲取的測(cè)繪區(qū)域信號(hào)的帶寬，它與測(cè)繪區(qū)域 寬度R的關(guān)系如下：
[0066] 5,=^,- (8)
[0067] 式做中；Kf為發(fā)射信號(hào)的調(diào)頻斜率；R為測(cè)繪區(qū)域的寬度；C為光速。
[006引觀察式（5)做（7)做可W發(fā)現(xiàn)；當(dāng)巧《^時(shí)，選擇的采樣率比選擇滿足奈奎斯特 定理的采樣率要小。
[0069]當(dāng)然，該里只是給出了采樣率選擇的準(zhǔn)則，但是沒有說明采樣后頻譜混疊的數(shù)字 信號(hào)能否進(jìn)行正確的去斜操作，得到與目標(biāo)位置相關(guān)的點(diǎn)頻信號(hào)。為了下一個(gè)步驟做準(zhǔn)備， 下面用圖示的方式說明采樣前后線性調(diào)頻信號(hào)的頻譜和時(shí)頻分布特征。
[0070] 圖4為圖3所示雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收方法中回波信號(hào)采樣前后的頻譜和時(shí)頻分 布特征。圖4中a圖表示采集前的信號(hào)頻譜，用低于奈奎斯特采樣率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)該信 號(hào)采樣后的頻譜如b圖所示，此時(shí)信號(hào)的頻譜混疊嚴(yán)重，無法從該頻譜中通過濾波的方法 回復(fù)出原始信號(hào)。C圖給出了采樣前信號(hào)的時(shí)頻分布特征，從中可W看出信號(hào)的頻率與時(shí)間 呈線性關(guān)系。采樣后信號(hào)的頻率被限定在區(qū)間，時(shí)頻分布特征如d圖所示。圖中 清晰顯示雖然頻率有重合的，但是它們?cè)跁r(shí)間上是分開的，該圖表明；充分利用采樣后信號(hào) 的時(shí)頻特征，完全可W還原出模擬信號(hào)。
[0071] 實(shí)際中，雷達(dá)的回波信號(hào)由測(cè)區(qū)中不同位置的點(diǎn)目標(biāo)散射的信號(hào)疊加而成，如圖5 中（a)所示。圖中示意性給出了幾個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的回波，虛線的表示模擬參考本振，對(duì)信號(hào)進(jìn)行 欠采樣后的時(shí)頻分布如圖5中化）所示。
[0072] 經(jīng)由上述說明可知，本步驟中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率取決于測(cè)繪區(qū)域回波去斜后 的信號(hào)帶寬。當(dāng)測(cè)繪區(qū)域W外無回波信號(hào)時(shí)，模擬轉(zhuǎn)換器的采樣率無需大于回波信號(hào)帶寬， 只需要保證采樣率能夠無混疊采樣測(cè)繪區(qū)域回波模擬去斜后的信號(hào)即可。
[0073] 步驟B ;產(chǎn)生數(shù)字形式的參考本振信號(hào)；
[0074] 該數(shù)字形式的參考本振信號(hào)是理想的線性調(diào)頻信號(hào)，其是預(yù)先產(chǎn)生、存儲(chǔ)起來的 信號(hào)。該數(shù)字形式的參考本振信號(hào)的采樣率與上述雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)所采用的 采樣率一致，調(diào)頻斜率與現(xiàn)有技術(shù)模擬去斜接收方法中所用的模擬形式的參考本振信號(hào)的 調(diào)頻斜率一致。因此，該數(shù)字形式的參考本振信號(hào)與模擬參考本振信號(hào)進(jìn)行與雷達(dá)回波信 號(hào)同步采樣后得到的信號(hào)相對(duì)應(yīng)。圖5中化）中虛線條所示為數(shù)字形式的參考本振信號(hào)。
[0075] 步驟C ;將數(shù)字形式的雷達(dá)回波信號(hào)與數(shù)字形式的參考本振信號(hào)相乘，從而抵消 數(shù)字回波信號(hào)中頻率隨時(shí)間線性變化的二次相位項(xiàng)，剩下只與目標(biāo)位置相關(guān)的點(diǎn)頻信號(hào)， 完成雷達(dá)回波信號(hào)的去斜接收。
[0076] 對(duì)數(shù)字回波信號(hào)去斜的結(jié)果如圖6所示。各個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的回波信號(hào)從線性調(diào)頻信號(hào) 變成了點(diǎn)頻信號(hào)，其頻率與目標(biāo)相對(duì)于場(chǎng)景中也的距離成正比。
[0077] 經(jīng)過上述兩步處理，完成了基于線性調(diào)頻信號(hào)的雷達(dá)回波信號(hào)的數(shù)字去斜接收。 得到去斜后的信號(hào)可W進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)記錄和成像處理。
[0078] 需要說明的是，本實(shí)施例的雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收方法，適用于兩種應(yīng)用場(chǎng)合：
[0079] (1)測(cè)繪區(qū)域?qū)挾却笥诶走_(dá)主波束照射的距離幅寬，并且天線的旁瓣抑制在 25地W上；通過增加天線的旁瓣抑制度，結(jié)合雷達(dá)雙程效應(yīng)，相對(duì)于主波束信號(hào)而言，天線 主瓣W外的回波信號(hào)強(qiáng)度降低到-50地W下。從而當(dāng)測(cè)繪區(qū)域?qū)挾却笥诶走_(dá)天線主波束照 射的距離幅寬時(shí)，由測(cè)繪區(qū)域決定的采樣率能夠保證數(shù)字去斜后的回波信號(hào)不混疊；
[0080] (2)對(duì)于調(diào)頻連續(xù)波SAR ;調(diào)頻連續(xù)波SAR采用收發(fā)同時(shí)進(jìn)行的工作體制，收發(fā)通 路固有的低隔離度限制了發(fā)射機(jī)功率的提高。而發(fā)射機(jī)的功率直接決定了雷達(dá)的作用距 離，采用低發(fā)射功率的調(diào)頻連續(xù)波SAR系統(tǒng)作用距離有限，超過有效距離外的目標(biāo)回波能 量很弱，可W當(dāng)成白噪聲處理，即有效距離外的目標(biāo)的雷達(dá)回波信號(hào)的強(qiáng)度比有效距離內(nèi) 的目標(biāo)的雷達(dá)回波信號(hào)的強(qiáng)度低-50地W下。
[0081] 上述兩種應(yīng)場(chǎng)合的共同點(diǎn)在于；保證不感興趣區(qū)域的目標(biāo)的雷達(dá)回波信號(hào)的能量 強(qiáng)度弱到可W忽略。此處的"弱"指的是；不感興趣區(qū)域的目標(biāo)的雷達(dá)回波信號(hào)的強(qiáng)度比感 興趣區(qū)域的目標(biāo)的雷達(dá)回波信號(hào)的強(qiáng)度低-50地W下。
[0082] 需要說明的是，當(dāng)測(cè)繪區(qū)域的寬度R大于雷達(dá)主波束照射的距離幅寬或者發(fā)射機(jī) 功率較小時(shí)，本實(shí)施例數(shù)字去斜接收方法與模擬去斜接收方法等效。
[0083] 為了更好地說明該點(diǎn)，通過一個(gè)具體的實(shí)施例說明。在實(shí)施例中，假設(shè)；測(cè)繪區(qū) 域的寬度3600米，對(duì)應(yīng)的24 U S的延時(shí)；發(fā)射信號(hào)的脈沖寬度60 U S，帶寬1200MHz，調(diào)頻 斜率20MHZ/US ;天線的主瓣與第一副瓣的比值大于25地；根據(jù)公式（8)計(jì)算得到Bd等于 480MHz ;確定采樣率為480MHz ;雷達(dá)天線主瓣照射到距離向?qū)挾葹?800米；選取距離向等 間隔分布的9個(gè)點(diǎn)目標(biāo)（從A到I進(jìn)行編號(hào)），其中A、B、H和I點(diǎn)目標(biāo)在測(cè)繪區(qū)域外；C和 G在雷達(dá)主波束外；D、E和F在雷達(dá)主波束照射范圍內(nèi)。如圖7中（a)所示。
[0084] 請(qǐng)參照?qǐng)D7中（a)所示，D、E和F被雷達(dá)天線主波束照射，回波能量強(qiáng)，用實(shí)線表 示；A、B、C、G、H和I點(diǎn)目標(biāo)沒有被雷達(dá)主波束直接照射到，回波能量相對(duì)于前者而言很弱 (對(duì)于相同后向散射系數(shù)的點(diǎn)目標(biāo)而言，兩者相差至少在50地W上），在去斜接收的過程中 可W忽略，用虛線表示。
[0085] 在現(xiàn)有技術(shù)模擬去斜接收中，參考本振與模擬信號(hào)去斜處理后，低通濾波器會(huì)將 測(cè)繪區(qū)外面的回波信號(hào)濾除，將信號(hào)帶寬限定在480MHz W內(nèi)，未被主波束照射的點(diǎn)目標(biāo)回 波信號(hào)由于能量很弱，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器靈敏度W下，無法被感知。模擬去斜后的信號(hào)如圖7中 化）所示。
[008引用480MHz的模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣，得到如圖7中（d)所示的數(shù)字回波 信號(hào)，此時(shí)只有D、E、FH個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的回波信號(hào)得W保留，數(shù)字去斜結(jié)果如圖7中（e)所示， 與圖7中化）比較，兩者完全一致，說明：當(dāng)測(cè)繪區(qū)域的寬度R大于雷達(dá)主波束照射的距離 幅寬或者發(fā)射機(jī)功率較小時(shí)，數(shù)字去斜接收方法與模擬去斜接收方法等效。
[0087] 對(duì)本實(shí)施例提供的方法限定應(yīng)用場(chǎng)合的根本原因在于；模數(shù)轉(zhuǎn)換器欠采樣帶來的 頻譜混疊。為此W上面的實(shí)施例為例加W說明。
[0088] 假設(shè)雷達(dá)天線主波束照射的區(qū)域?qū)挾缺葴y(cè)繪區(qū)域?qū)挾却?，圖7中點(diǎn)目標(biāo)C與場(chǎng) 景中也的距離為Tl,點(diǎn)目標(biāo)G與場(chǎng)景中也的距離為r2,兩個(gè)點(diǎn)目標(biāo)之間的距離Ar (Ar = r2-ri)為3600米，它們都處于主波束照射范圍，回波信號(hào)能量強(qiáng)，能夠被雷達(dá)系統(tǒng)接收。兩 個(gè)點(diǎn)目標(biāo)回波的頻率差A(yù)f為： 9 Ar O
[0089] Af = K,.-= 20> .................- = 480A'///r (9) > C 300
[0090] 上式表明兩個(gè)點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)頻率差等于采樣率，根據(jù)信號(hào)采樣原理，采樣后的 數(shù)字信號(hào)的頻譜等于采樣前信號(hào)的頻譜W采樣率為周期延拓而成。由此可知：數(shù)字化后的 C和G回波信號(hào)的頻率相同。
[0091] 圖8為當(dāng)雷達(dá)天線主波束照射幅寬大于測(cè)繪區(qū)域?qū)挾葧r(shí)數(shù)字去斜結(jié)果。如圖8中 (a)所示，C和G回波的數(shù)字版本分別用實(shí)線條和點(diǎn)劃線表示，圖中清晰表明兩者在時(shí)頻域 中部分重疊在一起。未重疊的部分是因?yàn)閮蓚€(gè)點(diǎn)目標(biāo)回波延時(shí)不同所致。通過去斜接收處 理，C和G目標(biāo)回波變成頻率相同的兩條直線，并且部分重疊，無法通過信號(hào)處理的方式區(qū) 分它們。經(jīng)過距離壓縮后，C和G的距離圖像重合在一起形成重影，如圖8中化）所示。
[0092] 因?yàn)闇y(cè)繪區(qū)寬度決定模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率，主波束照射距離幅寬決定去斜后信號(hào) 的帶寬，為了確保數(shù)字去斜接收后信號(hào)不會(huì)發(fā)生頻譜混疊，那么要求模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率 大于去斜后信號(hào)的帶寬，換言之，要求測(cè)繪區(qū)寬度大于雷達(dá)天線主波束照射的距離幅寬，或 者測(cè)繪區(qū)域?qū)挾却笥谑芟抻诎l(fā)射機(jī)功率的雷達(dá)最遠(yuǎn)作用距離。
[0093] 需要說明的是，采用本實(shí)施例的方法去斜處理后的雷達(dá)回波信號(hào)，相位誤差只包 括由接收信號(hào)掃頻非線性引入的空變相位誤差。
[0094] 圖9為采用圖3所示方法時(shí)相位誤差的形成過程的示意圖。如圖9所示，圖9中a 是數(shù)字回波信號(hào)，其中包括了掃頻非線性引入的空變相位誤差；圖9中b是數(shù)字參考本振， 該信號(hào)為理想的線性調(diào)頻信號(hào)；圖9中C數(shù)字去斜后的回波信號(hào)。由于理想的參考信號(hào)不 會(huì)引入誤差，所W去斜后的回波信號(hào)只包含空變相位誤差。
[0095] 至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)W上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)對(duì)本發(fā)明雷達(dá)回波信號(hào)去斜接收的方法有了清楚的認(rèn)識(shí)。
[0096] 此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形 狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更改或替換。
[0097] 綜上所述，本發(fā)明采用理想的數(shù)字線性調(diào)頻信號(hào)作為參考本振，降低了誤差校正 的難度，并且能夠達(dá)到與模擬去斜接收方法相同的效果。
[0098] W上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，W上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種雷達(dá)回波信號(hào)的去斜接收方法，其特征在于，包括： 步驟A:對(duì)接收的模擬形式的雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字形式的雷達(dá)回波 信號(hào)； 步驟B:產(chǎn)生數(shù)字形式的參考本振信號(hào)；以及 步驟C:將數(shù)字形式的雷達(dá)回波信號(hào)與數(shù)字形式的參考本振信號(hào)相乘，從而抵消數(shù)字 回波信號(hào)中頻率隨時(shí)間線性變化的二次相位項(xiàng)，剩下只與目標(biāo)位置相關(guān)的點(diǎn)頻信號(hào)，完成 雷達(dá)回波信號(hào)的去斜接收。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去斜接收方法，其特征在于，所述步驟A中模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣率 fs滿足： fB^Bd 其中：Bd表示采用模擬去斜接收方式獲取的測(cè)繪區(qū)域信號(hào)的帶寬，其與測(cè)繪區(qū)域?qū)挾萊的關(guān)系如下：為，其中為發(fā)射信號(hào)的調(diào)頻斜率；R為測(cè)繪區(qū)域的寬度；c為光 C 速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去斜接收方法，其特征在于，所述步驟B中數(shù)字形式的參考本 振信號(hào)為理想的線性調(diào)頻信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的去斜接收方法，其特征在于，所述數(shù)字形式的參考本振信號(hào) 與模擬參考本振信號(hào)進(jìn)行與雷達(dá)回波信號(hào)同步采樣后得到的信號(hào)相對(duì)應(yīng)，其采樣率與上述 雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)所采用的采樣率一致，調(diào)頻斜率與現(xiàn)有技術(shù)模擬去斜接收方 法中所用的模擬形式的參考本振信號(hào)的調(diào)頻斜率一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的去斜接收方法，其特征在于，應(yīng)用于以下場(chǎng)景： 不感興趣區(qū)域的目標(biāo)的雷達(dá)回波信號(hào)的強(qiáng)度比感興趣區(qū)域的目標(biāo)的雷達(dá)回波信號(hào)的強(qiáng)度 低-50dB以下。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的去斜接收方法，其特征在于，所述場(chǎng)景為以下場(chǎng)景：測(cè)繪區(qū)域 寬度大于雷達(dá)主波束照射的距離幅寬，并且天線的旁瓣抑制在25dB以上；通過增加天線的 旁瓣抑制度，結(jié)合雷達(dá)雙程效應(yīng)，相對(duì)于主波束信號(hào)而言，天線主瓣以外的回波信號(hào)強(qiáng)度降 低到-50dB以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去斜接收方法，其特征在于，所述場(chǎng)景為以下場(chǎng)景：對(duì)于調(diào)頻 連續(xù)波SAR，有效距離外的目標(biāo)的雷達(dá)回波信號(hào)的強(qiáng)度比有效距離內(nèi)的目標(biāo)的雷達(dá)回波信 號(hào)的強(qiáng)度低-50dB以下。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的去斜接收方法，其特征在于，所述模擬形式的雷 達(dá)回波信號(hào)為模擬形式的距離向雷達(dá)回波信號(hào)，其為線性調(diào)頻信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01S7/292GK104237857SQ201410546993
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】李和平, 王巖飛, 張弛, 韓松, 徐向輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所