一種數(shù)字正交下變頻方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)特性測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種數(shù)字正交下變頻方法。該方法包括如下步驟：步驟一：對含有目標(biāo)幅相特性的中頻直接采樣信號進(jìn)行求和平均處理，得到積累后單個脈沖信號：步驟二：對積累后單個脈沖信號進(jìn)行離散傅里葉變換，得到信號頻譜結(jié)果；步驟三：對得到的信號頻譜結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)據(jù)提取；步驟四：對提取的復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正，得到中頻直接采樣信號經(jīng)數(shù)字正交下變頻處理后輸出的I/Q零中頻信號。該方法省去了數(shù)字本振信號產(chǎn)生、數(shù)字混頻和數(shù)字低通濾波等環(huán)節(jié)，大大節(jié)省了計(jì)算機(jī)或FPGA的軟硬件資源開銷，降低了開發(fā)實(shí)現(xiàn)難度；通過脈沖串求和平均和FFT兩次相參積累處理，提高了輸出處理結(jié)果I/Q零中頻信號的信噪比和測量準(zhǔn)確性。
【專利說明】一種數(shù)字正交下變頻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)特性測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種數(shù)字正交下變頻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了獲取雷達(dá)目標(biāo)幅相特性數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的復(fù)散射特性分析、相干處理及成像診斷等，須對接收到的目標(biāo)雷達(dá)回波進(jìn)行正交下變頻處理以得到I/Q零中頻信號。
[0003]正交下變頻方法主要有模擬正交下變頻法和數(shù)字正交下變頻法。其中，模擬正交下變頻基于模擬電路實(shí)現(xiàn)本振信號產(chǎn)生、下變頻混頻和低通濾波，受模擬器件性能指標(biāo)和環(huán)境條件影響，通常很難獲得穩(wěn)定理想的I/Q通道幅度一致性和相位正交性，進(jìn)而影響后續(xù)測量和分析處理結(jié)果的正確性。數(shù)字正交下變頻法由于對接收信號中頻直接進(jìn)行AD采樣，然后完全在數(shù)字域進(jìn)行處理以得到I/Q零中頻信號，因此可以較容易的獲得穩(wěn)定理想的I/Q通道幅度一致性和相位正交性，并可通過現(xiàn)場編程靈活改變參數(shù)設(shè)置以適應(yīng)不同需求。
[0004]現(xiàn)有的數(shù)字正交下變頻法以高速AD和FPGA器件為基礎(chǔ)，通過在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字本振信號產(chǎn)生、數(shù)字混頻和數(shù)字低通抽取濾波等處理來獲取I/Q零中頻信號。該類方法原理與模擬正交下變頻法完全一致，物理概念清晰，但實(shí)現(xiàn)過程較為復(fù)雜，不能借助成熟快速算法，對FPGA硬件資源有較高要求。因此，需研究更為高效、快速、節(jié)省資源的數(shù)字正交下變頻方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字正交下變頻方法，該方法以高速AD脈內(nèi)采樣和FFT算法為基礎(chǔ)，在對目標(biāo)雷達(dá)回波中頻直接采樣信號進(jìn)行數(shù)字正交下變頻處理同時，能夠大大節(jié)省計(jì)算機(jī)或FPGA資源開銷。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種數(shù)字正交下變頻方法，該方法包括如下步驟:
[0008]步驟一:對含有目標(biāo)幅相特性的中頻直接采樣信號進(jìn)行求和平均處理，得到積累后單個脈沖信號:
[0009]步驟二:對積累后單個脈沖信號進(jìn)行離散傅里葉變換，得到信號頻譜結(jié)果；
[0010]步驟三:對得到的信號頻譜結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)據(jù)提?。?br> [0011]步驟四:對提取的復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正，得到中頻直接采樣信號經(jīng)數(shù)字正交下變頻處理后輸出的I/Q零中頻信號。
[0012]所述步驟一的中頻直接采樣信號表示為Sm(n), m=l,…，M, n=l,…，N, M為脈沖串內(nèi)脈沖個數(shù)，N為單個脈沖內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)；求和平均處理得到積累后單個脈沖信號表示為S(n) = ∑Mm=1 Sm (n), n = 1,…，N。
[0013]所述步驟二的實(shí)現(xiàn)萬法如下:首先對相參積累后的單個脈沖信號s (n)進(jìn)行補(bǔ)零處理，得到
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字正交下變頻方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: 步驟一:對含有目標(biāo)幅相特性的中頻直接采樣信號進(jìn)行求和平均處理，得到積累后單個脈沖信號: 步驟二:對積累后單個脈沖信號進(jìn)行離散傅里葉變換，得到信號頻譜結(jié)果； 步驟三:對得到的信號頻譜結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)據(jù)提取； 步驟四:對提取的復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正，得到中頻直接采樣信號經(jīng)數(shù)字正交下變頻處理后輸出的I/Q零中頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字正交下變頻方法，其特征在于:所述步驟一的中頻直接采樣信號表示為Sm (n)，m=l，…，M，n=l，…，N，M為脈沖串內(nèi)脈沖個數(shù)，N為單個脈沖內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)；求和平均處理得到積累后單個脈沖信號表示為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字正交下變頻方法，其特征在于:所述步驟二的實(shí)現(xiàn)方法如下:首先對相參積累后的單個脈沖信號s(n)進(jìn)行補(bǔ)零處理，得到
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字正交下變頻方法，其特征在于:所述步驟三的實(shí)現(xiàn)方法如下:首先對中頻頻率％在頻譜橫軸上的位置序號進(jìn)行計(jì)算確定，即
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字正交下變頻方法，其特征在于:所述步驟四的實(shí)現(xiàn)方法如下:對提取出的復(fù)數(shù)據(jù)S(kro(3)進(jìn)行乘2處理，得到的結(jié)果2S(k(,)(3)即為中頻直接采樣信號經(jīng)數(shù)字正交下變頻處理后輸出的I/Q零中頻信號。
【文檔編號】H03D3/16GK103684265SQ201210362118
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】馮孝斌, 李光天, 張?jiān)? 蔡敏, 張曉愚, 吳淵 申請人:中國航天科工集團(tuán)第二研究院二〇七所