采集系统通道传输特性校正

采集系统中ADC前端的抗混迭滤波器等模拟器件通常会对通道传输特性带来较大的幅相误差，对这些误差可以采用将采样序列通过数字校正滤波器的方法校正。本文首先介绍了校正通道幅相误差的几种办法，指出幅相误差必须同时校正以得到最佳性能；然后给出了求解逼近给定幅相频率响应的FIR实系数滤波器的线性规划方法；最后，作者将这一算法应用在700Msps通道的双通道数据采集系统中，取得了很好的校正效果。     

阵列互耦误差FIR校正滤波器设计与FPGA实现

针对传统型FIR滤波器在高阶条件下运算速度变慢与耗费资源增多这一问题，提出一种基于分段卷积的高速高阶FIR滤波器设计方法，通过在频域并行处理的方式实现了数据的快速处理。首先，确定滤波器的设计阶数M并将其作为基准序列长度，对输入的数字信号进行M周期延时；然后，将原序列与延时序列分别作快速傅里叶变换（FFT）；其次，将变换后的频域结果分别与滤波器相乘后作快速傅里叶逆变换（IFFT）；最后，通过重叠保留的方法实现两路数据的拼接。理论分析与仿真测试表明，与基于查找表（LUT）的传统分布式方法相比，同等阶数下所提方法的寄存器资源节省了30%以上。在此基础上利用实验平台的实测数据进行验证，结果表明，与互耦误差校正前相比，校正后的幅度失配均方根小于1 dB，相位失配均方根小于0.1 rad，实验数据充分展示了该方法对互耦误差校正的有效性。     

基于窗函数法的非选频型FIR数字滤波器优化设计

提出一种基于窗函数法设计FIR数字滤波器的优化算法.与传统的通过调整窗函数或滤波器阶数来改善设计指标的方法相比,该算法在迭代运算中利用已知的误差信息通过窗函数法不断对设计结果进行修正,从而在滤波器阶敷不变的情况下使所设计滤波器的频率响应逐渐逼近理想频率响应.由于算法中的逼近误差可灵活定义,它能够适用于具有不同频域技术指标要求的非选频型FIR数字滤波器的优化设计.设计结果表明该算法具有明显的优化效果.     

基于雷达多通道接收机的合成方法研究

在子带脉冲压缩方法的基础上,对多通道幅相误差对合成图像质量指标的影响进行了详细分析,发现子带脉冲压缩方法对通道间的不一致相位误差不敏感,幅度误差是造成图像的峰值旁瓣比和积分旁瓣比指标恶化的关键因素,因此需要对通道间的不一致幅度误差进行补偿.     

高频地波雷达中可重构FIR滤波器的设计

在高频地波雷达工作过程中,工作频率和带宽需要随着探测距离的远近以及距离分辨率的不同而改变,要求所设计的FIR滤波器的阶数和系数也可以变化.一般传统的滤波器设计,阶数固定,计算复杂度高,耗费资源多,严重制约雷达系统的处理能力.设计以现场可编程门阵列中的BlockRAM和乘法器为核心,采用单乘法器串行运算结构,有针对性地设计了一种阶数在1 ～256可调,系数可重载的FIR滤波器.所设计滤波器通过仿真软件综合分析,滤波效果明显,硬件资源利用合理.通过配置各种参数可实现不同类型的滤波器,满足了高频地波雷达中对滤波器的各种需求.     

FIR方法在维纳滤波器设计中的应用与仿真

基于最小均方误差准则,得到维纳一霍夫方程,并利用FIR（有限冲击响应）方法求解,进而得到维纳滤波器的传递函数。在MatLab环境下,基于一阶AR（自回归）模型生成原始信号,对维纳滤波器进行设计和仿真,并分析抽样点数、AR模型参数、信噪比和滤波器阶数对滤波效果的影响。仿真结果表明,增大抽样点数和信噪比以及减小AR模型参数,滤波效果增强;增大滤波器阶数,滤波效果先增强后减弱。     

FIR方法在维纳滤波器设计中的应用与仿真

基于最小均方误差准则,得到维纳-霍夫方程,并利用FIR(有限冲击响应)方法求解,进而得到维纳滤波器的传递函数。在MatLab环境下,基于一阶AR(自回归)模型生成原始信号,对维纳滤波器进行设计和仿真,并分析抽样点数、AR模型参数、信噪比和滤波器阶数对滤波效果的影响。仿真结果表明,增大抽样点数和信噪比以及减小AR模型参数,滤波效果增强;增大滤波器阶数,滤波效果先增强后减弱。     

线性调频信号的一种新的频域脉压处理方法

线性调频波形由于多普勒性能突出，一直是一种在雷达中具有广泛应用的脉冲压缩波形，但是线性调频的距离旁瓣不够理想，强目标的旁瓣过高就有可能淹没弱目标的主瓣。该文根据线性调频信号的频谱结构，采用频域数字处理技术，提出了一种新的基于理想压缩脉冲的频域滤波器（SSF）设计方法，导出了可实现低的压缩脉冲距离旁瓣的条件。与其它方法相比，线性凋频信号由该文方法压缩后主副瓣比得到很大的提高，并且主瓣不会展宽，因此不影响距离分辨力。通过数学公式推导和计算机仿真表明，所提出的方法是正确的和可行的，而且步骤简单，运算量小，易于实现。     

带内拟合宽带阵列通道误差校正方法

在整个第一Nyquist域进行宽带自适应阵列天线的幅相误差校正时,由于带宽宽,需要的横向滤波器阶数非常高。为了减少滤波器阶数,新方法仅仅对信号带宽内的幅相误差进行校正,采用最小二乘拟合的最优化准则,获得校正滤波器的实系数。同时,通过增加一个前置带通滤波器,保证带外噪声控制在可接受范围内。相对传统方法,该设计在相同滤波器阶数情况下,可以提高带内校正精度。通过对实际MSK信号下的阵列校正实验,证明了新方法的有效性。     

基于正交镜像滤波器组的子带脉冲压缩方法

针对超宽带雷达频带分割滤波器不理想、导致子带脉冲压缩和直接脉冲压缩结果相差较大的问题,本文提出了基于正交镜像滤波器组的子带脉冲压缩方法。首先设计了近似完全重建的正交镜像滤波器组,定义目标函数为通带误差、阻带能量和失真转移函数平方误差的加权和,通过无约束的变尺度方法将其最小化,然后用设计的正交镜像滤波器作为频带分割滤波器,实现子带脉冲压缩。仿真结果表明,本文设计的正交镜像滤波器组,相比现有的设计,具有更小的峰值重建误差、通带和阻带误差。提出的子带脉冲压缩方法,与传统方法相比,主副瓣比和主瓣宽度等脉压性能也明显提高。     

Image deblurring with computer generated double phase holograms

We explore a method of producing a deblurring filter developed by Hsueh and Sawchuk which uses two unit vectors in each cell of a computer generated hologram, to give on addition, both the amplitude and phase of the required filter function, the amplitude being scaled to be less than one. The resolution of such a filter is limited by the quantization errors in drawing the hologram. We suggest a method for reducing this error by reducing the amplitude contrast range of the filter, while maintaining its phase range. The filter is then backed with an amplitude only filter to correct for this reduction of the amplitude range. Experiments show a clear improvement in resolution in the second case. The original computer generated hologram filter has also been heterodyned to give a much increased space bandwidth product and used to deblur a large object.     

I/Q幅度和相位不平衡对脉冲压缩的影响及其矫正方法

就脉冲压缩雷达中接收机I/Q输出相位不平衡对脉冲压缩的影响以及矫正方法进行了研究,并提出了进行矫正的方法。研究表明,I/Q相位不平衡将引起旁瓣电平升高,主瓣宽度增加。当I/Q幅度相对误差在±15%以内,相位相对误差在±3°以内时,对脉冲压缩的影响可以忽略。但如果幅度相对误差达到±25%以上,相位相对误差在±10°时,对脉冲压缩的影响不能忽略,必须进行相位矫正处理。矫正方法的核心思想就是将经过幅度和相位不平衡矫正后的I/Q信号考虑进参考函数中。模拟表明,经过矫正处理后,对脉冲压缩的改善非常显著,从而可以对I/Q解调的硬件设 计降低要求。     

Development and performance evaluation of an improved complex valued radar pulse compressor

Pulse compression is an important and burning issue in radar signal processing. In the recent past, many adaptive and neural network based methods have been proposed to achieve effective pulse compression performance for real coded transmitted waveforms. Even though the radar signal is complex, it is mostly processed as real-valued in-phase and quadrature components. Hence it is desirable that for processing complex radar signal for pulse compression both the structure as well as the learning algorithm associated with it need to be complex in nature. Accordingly in this paper a novel adaptive method is proposed by employing a complex valued fully connected cascaded (CFCC) neural network. For training this network, a new complex Levenberg–Marquardt (CLM) algorithm is derived and used for imparting effective training of its weights. The new CLM based CFCC (CFCC-CLM) model offers superior convergence performance with the least residual mean squared error during training phase compared to those provided by the multilayer perceptron (MLP) trained with complex domain backpropagation (CDBP) and CLM based methods. Further the comparison of peak signal-to-sidelobe ratio (PSR) under noisy and Doppler shift conditions of the proposed method exhibits best performance compared to those offered by the MLP-CDBP, MLP-CLM and the matched filter (MF) based methods.     

基于TMS系列DSP实现LFM信号的实时脉冲压缩

研究了以定点通用型DSP芯片TMS320VC5509为硬件核心的LFM信号实时脉冲压缩技术。在CCS 3.3软件开发平台上实现,采用C语言编程,结合Matlab仿真得到LFM信号和匹配滤波器的系数,在时域实现脉冲压缩算法。为有效抑制副瓣的影响,采用海明窗加权函数对滤波器进行调制。采用单位阶数耗时衡量滤波算法,通过增加滤波模块接口的方法对数据存储更新方式进行优化,并结合FIR滤波器的特性简化了卷积算法。测试表明,系统工作稳定,处理精度和实时性均达到了较高标准,可以满足工程应用的要求。     

射频仿真目标模拟系统误差分析及补偿

阐明了近场效应产生的原理,推导了二元定向公式,并对其进行了建模仿真,得出其对系统精度的影响程度.建立了阵面及转台回转中心关系的模型,利用模型推导了幅度误差和相位误差对目标位置精度的影响,然后对衰减器与移相器幅相漂移产生的原因进行了分析,并提出了各种误差的补偿办法.最后给出了系统误差产生的顺序.     

二相编码探地雷达信号的误差分析与补偿

针对探测电雷达中产生的干扰和向位误差,研究了二相编码信号是常用的脉压雷达信号,可有效地解决雷达探测深度和距离分辨率之间的矛盾。在数学推导的基础上用探地雷达的二相编码信号以及衡量其脉压波形优劣的各项指标;分别对二相编码信号存在饱和失真和信号频谱失真的情况进行了仿真,实验数据表明二相编码信号具有良好的抗干扰性能;通过仿真分析了各种相位误差对于信号脉压波形的影响,并对探地雷达所采集的实际回波信号进行了相位误差补偿,取得了良好的补偿效果。     

基于新型卡尔曼滤波算法的称重系统实现研究

针对信号采集中存在脉冲干扰和高斯白噪声引起的误差问题,提出了基于新型卡尔曼滤波算法的称重系统实现方案,给出了该称重系统的组成。该算法对信号进行阈值和防脉冲干扰滤波,在防脉冲干扰滤波过程中不断优化阈值滤波中的对比值,消除了干扰幅度较大的非周期脉冲信号;将信号送入下一级滤波器进行时间更新、测量更新,消除了高斯白噪声干扰。一系列试验表明,测量范围内系统灵敏度约为0.15 mV/kg;最大差值为0.1 kg,准确度达到99.7%;经过新型卡尔曼滤波后误差均处于0.4%以下,相比使用传统的卡尔曼滤波算法,系统精度提高到4.5倍。     

基于DFRFT的脉压方法及与匹配滤波性能对比

针对线性调频体制雷达的目标检测与测距,提出采用离散分数阶Fourier变换实现脉压,推导基于采样型离散分数阶Fourier变换脉压方法的理论模型,对采用离散分数阶Fourier变换实现脉压时出现的时延模糊进行分析,提出用与谱峰相邻数据的相位差估计真实雷达目标的时延解决模糊问题。在雷达目标检测与测距中,基于离散分数阶Fourier变换与匹配滤波的脉压方法相比,距离分辨力相同,运算量降低近一半。     

LFM信号限幅失真对侧扫声纳声图的影响

本文分情况讨论了LFM信号限幅失真对脉冲压缩及侧扫声图的影响并进行了湖试验证。结果表明:限幅失真对于脉压波形的主瓣几乎没有影响,即不会影响到声图的分辨率,但是会使脉压波形的幅度产生失真。当限幅程度较大时,由于信号的叠加会进一步恶化脉压波形,使脉压信号的幅度明显降低,甚至产生假目标,信号的动态变化范围被严重压缩;即使当单个信号不限幅时,而由于多目标回波相互叠加也可能会引起信号限幅,此时也可能对处理结果造成较为严重的失真,使信号动态范围被压缩。