本發(fā)明是一種在主瓣寬度基本不變的情況下，可以獲得較好的副瓣抑制能力的基于窗函數(shù)線性組合的改進雙向加權(quán)脈沖壓縮方法，可以更好的解決雷達系統(tǒng)中線性調(diào)頻信號進行脈沖壓縮后存在副瓣高、主瓣增寬等問題。

背景技術：

1、隨著國家發(fā)展水平的提高，電子行業(yè)的發(fā)展越來越快，以至于雷達在越來越多的領域得到了比以前廣泛得多的應用。因此，人們也就對雷達的探測距離、距離分辨力等性能指標提出了越來越高的要求。由于雷達探測距離的遠近和距離分辨力的大小是矛盾的兩方面。因此，為了解決這兩個因素對雷達的影響，雷達發(fā)射信號的選擇以及對它的處理就起著至關重要的作用。

2、當雷達信號具有較大的時頻寬積時，脈沖壓縮技術可以提高雷達的工作距離，保證較好的距離分辨率。線性調(diào)頻脈沖信號具有恒幅特性。在限制峰值功率時，有利于提高傳輸效率，是工程應用中應用最廣泛的脈沖壓縮信號。脈沖壓縮后信號的旁瓣非常高。當檢測目標較弱且有較強雜波或虛警時，目標信號將被直接淹沒。

3、通常采用壓低旁瓣電平的方法如加窗、非線性調(diào)頻信號、失配濾波器、波形捷變、線性調(diào)頻信號(lfm)隨機噪聲波形、波形濾波器聯(lián)合設計。常用窗函數(shù)加權(quán)方法一般能把旁瓣抑制到-40db左右，但是在一些特殊的雷達系統(tǒng)中需要更低的旁瓣。查閱可知一種雙向加權(quán)算法具有良好的副瓣抑制效果，但是由于需要對發(fā)射信號進行加權(quán)處理，信號在雷達系統(tǒng)中經(jīng)過功率放大器等具有非線性特性的器件時，容易產(chǎn)生失真。針對這一問題，基于恒等變換原理對匹配濾波器進行等效改進，同時利用譜修正方式，可以有效地解決這一問題。在此基礎上，本文引入了窗函數(shù)線性組合方法，在主瓣寬度基本不變的情況下，可以獲得較好的副瓣抑制能力

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的是雷達系統(tǒng)中線性調(diào)頻信號進行脈沖壓縮后存在副瓣高、主瓣展寬以及現(xiàn)存的脈沖壓縮旁瓣抑制算法在主瓣不變、副瓣變低之間不能得到很好的兼容的問題。

2、本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于窗函數(shù)線性組合的改進雙向加權(quán)脈沖壓縮方法，基于窗函數(shù)線性組合法的改進雙向加權(quán)脈沖壓縮旁瓣抑制方法，包括考慮窗函數(shù)線性組合的系數(shù)估計、利用恒等變換對基本雙向加權(quán)脈沖壓縮方法的改進。因而本發(fā)明技術方案為一種基于窗函數(shù)線性組合的改進雙向加權(quán)脈沖壓縮方法，該方法包括：

3、步驟1：選擇兩種基窗函數(shù)w1和w2，對窗函數(shù)線性組合的系數(shù)估計，得出組合系數(shù)α：

4、w3＝(1-a)·w1+a·w2,0≤a≤1????????????(1)

5、其中，w3為線性組合后的窗函數(shù)，將組合后的窗函數(shù)w3與線性調(diào)頻信號進行加窗脈沖壓縮，脈壓后的信號y(t)，脈壓過程如下：

6、

7、其中，s(t)為發(fā)射信號，h(t)代表與發(fā)射信號s(t)共軛對應的匹配濾波器系數(shù)，代表卷積，w3(t)同w3為線性組合后的窗函數(shù)，脈壓輸出信號的總能量e：

8、

9、其中，τ表示積分變量，將公式(1)帶入公式(3)可得：

10、

11、其中，第一項和第二項分別為窗函數(shù)w1和w2做脈沖壓縮輸出的總能量，分別用e1和e2代表，則：

12、e＝(1-a)e1+ae2,0≤a≤1??????????(5)

13、若e1>e2，則

14、e＝(1-a)e1+ae2<e1????????(6)

15、由e<e1可知此時線性組合窗w3脈壓后的旁瓣總能量低于基窗函數(shù)w1脈壓后的旁瓣總能量；當e1<e3時，線性組合窗w3脈壓后的旁瓣總能量低于基窗函數(shù)w2脈壓后的旁瓣總能量；

16、為使線性組合窗理想情況下可得極低的旁瓣，令脈壓輸出信號y(t)主瓣不變，旁瓣總能量無窮小，得到線性組合窗中組合系數(shù)a的值，過程如下：

17、

18、式中，t1、t2代表信號y(t)的主瓣起點和終點，通過對y(t)求微分后取其零點而得；

19、步驟2：利用恒等變換法對基本雙向加權(quán)脈沖壓縮方法進行改進，得到一個等效的匹配濾波器的脈沖響應函數(shù)hw(t)：

20、基本雙向加權(quán)脈沖壓縮表達式：

21、

22、其中w(t)為時域加權(quán)的窗函數(shù)，

23、為改善雙向加權(quán)脈沖易對雷達系統(tǒng)發(fā)射信號產(chǎn)生失真的影響，對公式(8)變形可得：

24、

25、對公式(9)兩邊快速傅里葉變換fft，得：

26、s(jw)·hw(jw)＝fft[s(t)·w(t)]×fft[h(t)·w(t)]????????(10)

27、j表示虛數(shù)單位，變形可得：

28、

29、hw(jw)表示等效匹配濾波器的頻域表達式，等效匹配濾波器在時域上的脈沖響應函數(shù)表達式為：

30、hw(t)＝ifft[hw(jw)]?????????(12)

31、ifft表示逆傅里葉變換，恒等變形得到的新的匹配濾波器系數(shù)hw(t)與信號進行脈沖壓縮，得到和雙向加權(quán)脈沖壓縮算法一致的結(jié)果；

32、步驟3：利用平滑匹配濾波器的頻譜來減少菲涅爾波紋的影響，修正后的匹配濾波器的頻率響應：

33、

34、其中h1(jw)表示修正后匹配濾波器的頻域表達式，w(jw)為窗函數(shù)的頻域表達式；s(jw)為信號的頻譜；上標*表示共軛；

35、將式(13)帶入式(11)，得譜修正之后的匹配濾波器的頻率響應hw(jw)：

36、

37、則譜修正之后等效匹配濾波器在時域上的脈沖響應函數(shù)hw(t)為：

38、hw(t)＝ifft[hw(jw)]??????????(15)

39、步驟4：將步驟1得出的線性組合窗w3代入到步驟3中得出hw(t)，并且由式(16)得脈壓的結(jié)果；

40、

41、其中，y(t)表示脈沖壓縮結(jié)果。

42、針對雷達系統(tǒng)中線性調(diào)頻信號進行脈沖壓縮后存在副瓣高、主瓣展寬以及現(xiàn)存的脈沖壓縮旁瓣抑制算法在主瓣不變、副瓣變低之間不能得到很好的兼容的問題。通過本發(fā)明提出的一種基于窗函數(shù)線性組合的改進雙向加權(quán)脈沖壓縮方法，包括考慮窗函數(shù)線性組合的系數(shù)估計、利用恒等變換對基本雙向加權(quán)脈沖壓縮方法的改進，可以使得脈壓結(jié)果在主瓣寬度基本不變的情況下，可以獲得較好的副瓣抑制能力。

技術特征：

1.一種基于窗函數(shù)線性組合的改進雙向加權(quán)脈沖壓縮方法，該方法包括：

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于窗函數(shù)線性組合的改進雙向加權(quán)脈沖壓縮方法，屬于雷達領域。該方法包括窗函數(shù)線性組合系數(shù)的分析、改進雙向加權(quán)脈沖壓縮算法的分析。針對雷達系統(tǒng)中線性調(diào)頻信號進行脈沖壓縮，但壓縮后存在副瓣高、主瓣增寬的問題，本發(fā)明結(jié)合窗函數(shù)線性組合法和改進雙向加權(quán)脈沖壓縮算法，包括考慮窗函數(shù)線性組合的系數(shù)估計、利用恒等變換對基本雙向加權(quán)脈沖壓縮方法的改進，可以使得脈壓結(jié)果在主瓣寬度基本不變的情況下，可以獲得較好的副瓣抑制能力。

技術研發(fā)人員：王麗,陳旭,李曉雪,劉亞濤,張云嬌,黎喬禹,楊婧,蒲友雷,吳澤威
受保護的技術使用者：電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9