雷达正交解调误差的校正系统和方法技术方案

一种雷达正交解调误差的校正系统，中频雷达回波信号经正交解调器解调后，增益信号和相位信号分别通过低通滤波器和采样器输出，增益信号和相位信号分别经过自相关器的处理和互相关器的处理，相关器处理的信号经补偿器输出。本发明专利技术克服了硬件校正系统环境变化和工作条件变化导致的失配，硬件校正系统参数调整困难的缺点。本系统可以动态地进行雷达正交解调误差的校正，本系统的误差校正精度高，方法简单、灵活、实用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于雷达，特别是。我们知道为了获得雷达目标的相位信息，雷达接收机需要采用I、Q相干正交解调器技术。在正交解调过程中，系统误差的来源主要有I、Q通道间的相位误差和I、Q通道间的增益误差。上述两项系统误差将导致产生许多镜像虚假目标谱线，并且使真实目标的能量下降，从而影响雷达的性能指标。图1是传统的硬件补偿系统。这种系统需要增加幅度补偿和相位补偿两个电路系统。两套电路的设计精度要求较高，这样对器件的筛选和配对以及调试要求较高，即使这样也不能保证环境变化和工作条件变化导致的失配。因此硬件补偿系统对于高精度雷达应用系统来说，在系统灵活性、环境改变后影响以及补偿精度等方面存在无法克服的缺点。本专利技术的目的在于设计一种简单、灵活、实用的雷达正交解调误差校正系统和方法。本专利技术的主要特点是中频雷达回波信号经正交解调器解调后，增益信号和相位信号分别通过低通滤波器和采样器输出，增益信号和相位信号分别经过自相关器的处理和互相关器的处理，相关器处理的信号经补偿器输出。通过计算雷达两个正交通道间信号的自相关和互相关值提取相位误差和幅度误差，然后将提取出的相位误差和幅度误差值代入一种线性变换完成雷达误差的校正工作。参考图2，经过正交解调后信号产生I、Q两路正交信号。该两路信号通过低通滤波和模数转换获得离散数字信号。两路数字信号同时完成自相关和互相关处理，提取两路信号间的的误差，并最终用于补偿处理。本专利技术克服了硬件校正系统环境变化和工作条件变化导致的失配，硬件校正系统参数调整困难的缺点。本系统可以动态地进行雷达正交解调误差的校正，本系统的误差校正精度高，方法简单、灵活、实用。 附图说明图1是传统硬件补偿系统。图2是本专利技术的补偿系统。图3是校正前两路仿真信号的曲线图。图4是校正前信号处理结果的曲线图。图5是校正后两路仿真信号的曲线6是校正后信号处理结果的曲线2是本专利技术的补偿系统。这种系统能够克服硬件系统的所有缺点，并且能够根据环境变化和工作条件变化调整补偿参数。这种参数的调整可以动态地进行，因此本专利的补偿系统简单、灵活、实用、校正精度高。本专利技术的算法对于理想正交解调器，I、Q通道间的增益是一致的，它们的相位相差π/2，正交解调器输出的I、Q信号可以表示为I＝Acos(2πfdt)=A2ej2πfdt+A2e-j2πfdt----(1)]]>Q＝Asin(2πfdt)=A2ej2πfdt-A2e-j2πfdt----(2)]]>I、Q两路信号还可以用复数形式表示为I+jQ=Aej2πfdt----(3)]]>式(3)说明理想正交解调器的输出是单边峰值。然而，正交解调器不可能达到I、Q通道间的增益一致和相位正好相差π/2。实际的正交解调器必然存在道道间的增益误差和相位误差。假设I、Q通道间的增益误差为ε，相位误差为α。为了分析方便起见，我们将增益误差和相位误差集中在Q通道，这样式(1)和式(2)理想正交解调器输出的I、Q信号可以重新表示为i＝Acos(2πfdt)=A2ej2πfdt+A2e-j2πfdt----(4)]]>q＝A(1+ε)sin(2πfdt+α)=A2j(1+ϵ)ej2πfdtejα-A2j(1+ϵ)e-j2πfdte-jα----(5)]]>两路信号还可以用复数形式表示为i+jq=A2ej2πfdt+A2e-j2πfdt----(6)]]>式(6)说明实际正交解调器的输出是双边峰值，其中一个峰值出现在fd处，它的幅度和相位响应是0.5A；另一个峰值出现在-fd处，它们幅度和相位响应是0.5A，这个峰值被称为镜像。镜像是一个虚假目标，它在真实目标的对称位置处出现。镜像的出现使回波信号的平均能量损失了-3dB，影响雷达的内定标精度。自相关和互相关算法将频率为fd的测试信号通过正交解调器后，将获得两路包含通道间误差的雷达回波信号，通过模数变换得到雷达信号的采样值，根据式(7)、式(8)和式(9)，计算零延时两通道间信号采样值的自相关函数和互相关函数Ri′i′(0)=E=A22----(7)]]>Rq′q′(0)=E=A2(1+ϵ)22----(8)]]>Ri′q′(0)=E=A2(1+ϵ)2sinα----(9)]]>上面三个式子有三个未知变量，通过解这个方程组就可以确定A、ε和α的值。一旦相位误差和幅度误差求得后，可以通过适当的线性变换完成通道间误差的校正。线性变换校正算法式(3)可以用矩阵的形式表示为i(t)q(t)=Acos2πfdtAsin2πfdt----(10)]]>通道间存在误差时式(3)可以表示为i′(t)q′(t)=Acos2πfdtA(1+ϵ)sin(2πfdt+α)----(11)]]>将式(11)中q通道信号展开后，有i′(t)q′(t)=Acos2πfdtA(1+ϵ)sin2πfdtcosα+A(1+ϵ)cos2πfdtsinα]]>=i(t)(1+ϵ)q(t)cosα+(1+ϵ)i(t)sinα----(12)]]>=10(1+ϵ)sinα(1+ϵ)cosαi(t)q(t)]]>这样，在软件上用下面的线性交换进行校正，最后获得无通道间误差的i和q通道信号i(t)q(t)=1(1+ϵ)cosα(1+ϵ)cosα0-(1+ϵ)sinα1i′(t)q′(t)----(13)]]> 图3是存在误差的两路血流信号，该信号经过付立叶变换后输出的结果存在镜像虚假血流速度信号(见图4)。采用本文提出的校正办法获得校正后的两路血流信号(见图5)，图6是校正后血流信号对应的频谱，从图6结果来看，校正后的频谱已经不存在镜像虚假血流速度信号。权利要求1.一种雷达正交解调误差的校正系统，包括中频雷达回波信号经正交解调器解调后，增益信号和相位信号分别通过低通滤波器和采样器输出，其特征在于增益信号和相位信号经相关器处理，相关器处理的信号经补偿器输出。2.按权利要求1所述的校正系统，其特征在于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达正交解调误差的校正系统，包括中频雷达回波信号经正交解调器解调后，增益信号和相位信号分别通过低通滤波器和采样器输出，其特征在于增益信号和相位信号经相关器处理，相关器处理的信号经补偿器输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王一丁，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]