本申請涉及寬帶信號校正，具體涉及一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、合成孔徑雷達(synthetic?aperture?radar，sar)因為成像需求，需要具有很高的距離分辨率，其發(fā)射激勵信號和接收本振信號常用寬帶的線性調(diào)頻(liner?frequencymodulation，lfm)信號。傳統(tǒng)的lfm信號大多是由模擬方法產(chǎn)生的，可分為有源法和無源法兩種，二者均存在著精度低、抗干擾性差、硬件復(fù)雜和體積大等缺陷。隨著數(shù)字技術(shù)與集成器件的高速發(fā)展，目前的sar體制機載雷達大多采用“fpga+dac+存儲器+倍頻擴展頻帶”的方法實現(xiàn)lfm信號，這種方法具有精度高、抗干擾性強、功耗低、體積小等突出優(yōu)點。但是在寬帶lfm信號的產(chǎn)生、調(diào)制、傳輸過程中會產(chǎn)生幅度和相位失真，而失真會導(dǎo)致距離向脈沖壓縮主副瓣比變差，最終嚴重影響雷達的距離分辨率。同時，去線性調(diào)頻接收處理也會因頻率線性度不佳而變差。因此，在寬帶信號產(chǎn)生過程中，如何對寬帶發(fā)射信號的失真進行校正是亟待解決的問題。

2、雷達內(nèi)器件的非線性響應(yīng)使得其輸出信號中會不可避免地參雜多余的諧波成分，導(dǎo)致發(fā)射信號偏離理想信號，即產(chǎn)生了非線性失真?，F(xiàn)階段對于雷達發(fā)射信號非線性失真校正的研究數(shù)量有限，楊文軍等人為了改善匹配性能，將實際目標點作為匹配信號，統(tǒng)籌考慮信號在產(chǎn)生、傳輸、接收過程中的失真，但是未考慮寬帶信號對失真校正的影響，不具有一般性。胡仕兵等人研究了一種正交調(diào)制獲得寬帶信號的方法，并分析了波形失真等因素對后續(xù)數(shù)據(jù)分析的影響，但未對失真校正提出改善措施。徐瑋等人采用先正交調(diào)制后倍頻的方式產(chǎn)生了寬帶lfm信號，并提出了一種基于儀表的失真校正方法，通過實驗驗證了該方法的有效性，但該方法由下變頻器、頻譜分析儀、數(shù)字高速示波器、信號分析儀等多種高價值儀表組成，操作較復(fù)雜，且對示波器采樣速率和帶寬要求較高，在一定程度上限制了其在實際工程中的應(yīng)用性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述技術(shù)問題，本申請的目的在于提出一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)和方法，通過采集并分析雷達的發(fā)射激勵信號和接收本振信號，確定信號幅度及相位與理想信號的誤差值，基于誤差值修正“fpga+dac+存儲器”產(chǎn)生的失真線性調(diào)頻信號，通過預(yù)失真技術(shù)實現(xiàn)對信號倍頻擴展頻帶環(huán)節(jié)中幅度及相位失真的補償，最終使被校正信號達到理想線性調(diào)頻信號的要求。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本申請采用的技術(shù)方案如下：

3、一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)，包括：電源模塊、控制模塊、微波模塊、采集模塊、數(shù)據(jù)交互模塊和校正更新模塊；電源模塊用于為系統(tǒng)供電；控制模塊用于針對用戶選擇的功能發(fā)出不同的狀態(tài)碼，控制系統(tǒng)產(chǎn)生不同的信號，并將寬帶射頻信號傳遞至微波模塊；微波模塊用于對寬帶射頻信號根據(jù)功能進行通道選擇后再進行下變頻處理，把寬帶射頻信號轉(zhuǎn)化為中頻寬帶信號，對中頻寬帶信號進行濾波處理，獲得純凈的中頻寬帶信號并傳遞至采集模塊；采集模塊用于對純凈的中頻寬帶信號進行帶通采樣，實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化和頻率轉(zhuǎn)換，得到失真線性調(diào)頻信號；失真線性調(diào)頻信號通過數(shù)據(jù)交互模塊進入控制模塊，控制模塊對接收到的失真線性調(diào)頻信號與理想波形信號進行誤差計算，得到誤差值并傳遞至校正更新模塊；校正更新模塊用于將誤差值反向修正到理想波形信號上，完成寬帶信號預(yù)失真校正。

4、電源模塊用于進行ac-dc、dc-dc電壓轉(zhuǎn)換，保證控制模塊、微波模塊、采集模塊、校正更新模塊和數(shù)據(jù)交互模塊正常工作。

5、控制模塊包括計算機和主控板；計算機用于控制系統(tǒng)產(chǎn)生不同的信號，并對接收到的失真線性調(diào)頻信號與理想波形信號計算誤差值；主控板針對計算機的指令做出系統(tǒng)內(nèi)通道選擇，將寬帶射頻信號送入微波模塊對應(yīng)的通道中。

6、微波模塊包括射頻開關(guān)、混頻器和濾波器；射頻開關(guān)用于信號通道選擇、信號源本振信號頻率及幅度設(shè)置；混頻器用于將射頻開關(guān)傳遞的信號做下變頻處理，把寬帶射頻信號轉(zhuǎn)化為中頻寬帶信號；濾波器用于去除混頻器因交互調(diào)現(xiàn)象產(chǎn)生的諧波信號，獲得純凈的中頻寬帶信號。

7、采集模塊包括采集板，用于對微波模塊處理后得到的純凈的中頻寬帶信號進行帶通采樣處理。

8、數(shù)據(jù)交互模塊包括交換機，用于進行采集模塊與計算機之間的數(shù)據(jù)交互及主控板與計算機間的控制信號傳遞。

9、一種寬帶信號波形預(yù)失真校正方法，包括：

10、s1、將雷達待校正寬帶信號與外部信號源產(chǎn)生的本振信號同時輸入混頻器進行下變頻處理，得到混頻后的中頻寬帶信號；

11、s2、利用濾波器濾除交互調(diào)信號，得到純凈的中頻寬帶信號；

12、s3、對s2得到的純凈的中頻寬帶信號進行帶通采樣，利用波形校正軟件計算該信號與理想波形信號的相位誤差；

13、s4、利用波形更新軟件將該相位誤差反向修正到理想波形信號上，完成寬帶信號預(yù)失真校正。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果是：

15、本申請通過具有人機交互功能的控制模塊、具有下變頻和濾波功能的微波模塊以及具有誤差計算反修正功能的校正更新模塊等模塊的連接，實現(xiàn)對寬帶發(fā)射信號的失真校正，提高雷達距離分辨率。

16、本申請基于10gsa/s采樣板卡設(shè)計，校正過程無需外部更換接線，系統(tǒng)軟件設(shè)計具有便捷的人機交互界面，通過界面可以實現(xiàn)控制雷達控制工作狀態(tài)、信號通道選擇、信號自動采集、存儲及上傳、波形數(shù)據(jù)分析、預(yù)失真校正文件生成及更新等功能，操作簡單，適用性高，可以達到了三少目的，即人員數(shù)量減少、成本減少、操作復(fù)雜程度減少。

技術(shù)特征：

1.一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)，其特征在于，包括：電源模塊、控制模塊、微波模塊、采集模塊、數(shù)據(jù)交互模塊和校正更新模塊；電源模塊用于為系統(tǒng)供電；控制模塊用于針對用戶選擇的功能發(fā)出不同的狀態(tài)碼，控制系統(tǒng)產(chǎn)生不同的信號，并將寬帶射頻信號傳遞至微波模塊；微波模塊用于對寬帶射頻信號根據(jù)功能進行通道選擇后再進行下變頻處理，把寬帶射頻信號轉(zhuǎn)化為中頻寬帶信號，對中頻寬帶信號進行濾波處理，獲得純凈的中頻寬帶信號并傳遞至采集模塊；采集模塊用于對純凈的中頻寬帶信號進行帶通采樣，實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化和頻率轉(zhuǎn)換，得到失真線性調(diào)頻信號；失真線性調(diào)頻信號通過數(shù)據(jù)交互模塊進入控制模塊，控制模塊對接收到的失真線性調(diào)頻信號與理想波形信號進行誤差計算，得到誤差值并傳遞至校正更新模塊；校正更新模塊用于將誤差值反向修正到理想波形信號上，完成寬帶信號預(yù)失真校正。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)，其特征在于，電源模塊用于進行ac-dc、dc-dc電壓轉(zhuǎn)換，保證控制模塊、微波模塊、采集模塊、校正更新模塊和數(shù)據(jù)交互模塊正常工作。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊包括計算機和主控板；計算機用于控制系統(tǒng)產(chǎn)生不同的信號，并對接收到的失真線性調(diào)頻信號與理想波形信號計算誤差值；主控板針對計算機的指令做出系統(tǒng)內(nèi)通道選擇，將寬帶射頻信號送入微波模塊對應(yīng)的通道中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)，其特征在于，微波模塊包括射頻開關(guān)、混頻器和濾波器；射頻開關(guān)用于信號通道選擇、信號源本振信號頻率及幅度設(shè)置；混頻器用于將射頻開關(guān)傳遞的信號做下變頻處理，把寬帶射頻信號轉(zhuǎn)化為中頻寬帶信號；濾波器用于去除混頻器因交互調(diào)現(xiàn)象產(chǎn)生的諧波信號，獲得純凈的中頻寬帶信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)，其特征在于，采集模塊包括采集板，用于對微波模塊處理后得到的純凈的中頻寬帶信號進行帶通采樣處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)交互模塊包括交換機，用于進行采集模塊與計算機之間的數(shù)據(jù)交互及主控板與計算機間的控制信號傳遞。

7.一種寬帶信號波形預(yù)失真校正方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
一種寬帶信號波形預(yù)失真校正系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括電源模塊，電源模塊為系統(tǒng)供電，控制模塊針對用戶選擇的功能發(fā)出不同的狀態(tài)碼，控制系統(tǒng)產(chǎn)生多種信號并將射頻信號傳遞至微波模塊，微波模塊用于對射頻信號進行通道選擇后進行下變頻處理，把高頻信號轉(zhuǎn)化為中頻信號，并對中頻信號進行濾波處理，獲得純凈的中頻寬帶信號；中頻寬帶信號傳遞至采集模塊進行帶通采樣，實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化和頻率轉(zhuǎn)換，得到失真線性調(diào)頻信號，失真線性調(diào)頻信號通過數(shù)據(jù)交互模塊進入控制模塊，控制模塊對接收到的失真線性調(diào)頻信號與理想波形信號進行誤差計算，誤差值進入校正更新模塊，將誤差值反向修正到理想波形信號上。失真校正系統(tǒng)操作簡單，有效提高雷達距離分辨率。

技術(shù)研發(fā)人員：陳照,楊評論,史小斌,李磊,李晨,李熹,馮雄輝,石云珊,李小斌,畢育鑫,李京津,胡宇罡
受保護的技術(shù)使用者：西安電子工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5