[发明专利]一种非线性调频信号的生成方法和装置

权利要求书

1.一种非线性调频NLFM信号的生成方法，其特征在于，所述方法包括：

根据需求的峰值旁瓣比PSLR获得与所述需求的PSLR对应的窗函数，根据所述窗函数确定功率谱密度；所述根据需求的峰值旁瓣比PSLR获得与所述需求的PSLR对应的窗函数包括：通过预先设置的PSLR与窗函数的对应关系获得，在需要获得窗函数时，以需求的PSLR为索引，通过对应关系找到与需求的PSLR值相同的PSLR对应的窗函数；

根据所述功率谱密度确定信号的频时关系函数；

所述根据所述功率谱密度确定信号的频时关系函数为：

根据功率谱密度为调频率的倒数与反比例系数之积，功率谱密度P(f)表达式(1)为：

P ( f ) = a υ ( t ) = a · d t d f - - - ( 1 ) ; ]]>

信号的频时关系函数t(f)的导数t'(f)表达式(2)为：

t ′ ( f ) = d t d f = P ( f ) a - - - ( 2 ) ; ]]>

给定脉冲宽度为Tp，得到表达式(3)：

1 a ∫ - B r / 2 B r / 2 P ( f ) = ∫ - B r / 2 B r / 2 t ′ ( f ) d f = T p - - - ( 3 ) ; ]]>

根据表达式(3)，反比例系数a表达式(4)为：

a = 1 T p ∫ - B r / 2 B r / 2 P ( f ) - - - ( 4 ) ; ]]>

将a代入表达式(2)，并对t'(f)进行积分，得到信号的频时关系函数表达式(5)为：

t ( f ) = ∫ 0 f t ′ ( f ) d f = ∫ 0 f P ( f ) a d f - - - ( 5 ) ; ]]>

其中，υ(t)表示调频率，t表示时间，f表示频率，Tp表示信号的脉冲宽度，Br是信号的带宽，a表示反比例系数；

根据所述信号的频时关系函数确定信号的时频关系函数；

所述根据所述信号的频时关系函数确定信号的时频关系函数为：

通过仿真得到信号频时关系函数的离散值t(f)，所述信号频时关系函数中包括的自变量为f，因变量为t，f与t是一一对应的关系，其中，t表示时间，f表示频率；

将自变量和因变量互换，得到自变量为t，因变量为f的一组离散值，通过多项式拟合可以求得上述离散值拟合的多项式的系数；设定多项式最大阶数为N，多项式系数为b0,b1,...,bN，分别对应多项式的0阶，1阶，…，N阶系数，得到信号的时频关系函数表达式(6)：

f(t)＝b0+b1t+b2t2+…+bNtN (6)；

对所述信号的时频关系函数进行积分，得到相位，利用得到的相位计算信号的离散值；

所述对所述信号的时频关系函数进行积分，得到相位，利用得到的相位计算信号的离散值为：

根据多项式系数个数，列出信号的时频关系函数表达式(6)，对信号的时频关系函数的表达式进行积分；

对表达式(6)进行积分，得到信号的相位φ(t)表达式(7)：

φ ( t ) = ( b 0 t + b 1 2 t 2 + b 2 3 t 3 + ... + b N N + 1 t N + 1 ) - - - ( 7 ) ; ]]>

将多项式系数代入信号的时频关系函数表达式积分的结果，得到信号的相位，作为信号波形采样点处的相位值；

将相位值代入信号s(t)的表达式可以得到信号的离散值，所述信号s(t)表达式(8)为：

s ( t ) = r e c t ( t T p ) exp [ j 2 π φ ( t ) ] - - - ( 8 ) ; ]]>

其中，为矩形窗函数，

根据多项式的给定阶数N，通过对信号s(t)表达式的计算，可以得到信号的离散值；

根据所述信号的离散值生成系列数字信号，并将所述系列数字信号进行数模转换，得到NLFM信号。

2.一种NLFM信号的生成装置，其特征在于，所述装置包括：第一确定模块、第二确定模块、第三确定模块、运算模块、转换模块，其中，

所述第一确定模块，用于根据需求的PSLR获得与所述需求的PSLR对应的窗函数，根据所述窗函数确定功率谱密度；所述根据需求的峰值旁瓣比PSLR获得与所述需求的PSLR对应的窗函数可以通过预先设置的PSLR与窗函数的对应关系获得，在需要获得窗函数时，可以以需求的PSLR为索引，通过对应关系找到与需求的PSLR值相同的PSLR对应的窗函数；

所述第二确定模块，用于根据所述功率谱密度确定信号的频时关系函数；

所述用于根据所述功率密度确定信号的频时关系函数为：

根据功率谱密度为调频率的倒数与反比例系数之积，功率谱密度P(f)表达式(1)为：

P ( f ) = a υ ( t ) = a · d t d f - - - ( 1 ) ; ]]>

信号的频时关系函数t(f)的导数t'(f)表达式(2)为：

t ′ ( f ) = d t d f = P ( f ) a - - - ( 2 ) ; ]]>

给定脉冲宽度为Tp，得到表达式(3)：

1 a ∫ - B r / 2 B r / 2 P ( f ) = ∫ - B r / 2 B r / 2 t ′ ( f ) d f = T p - - - ( 3 ) ; ]]>

根据表达式(3)，反比例系数a表达式(4)为：

a = 1 T p ∫ - B r / 2 B r / 2 P ( f ) - - - ( 4 ) ; ]]>

将a代入表达式(2)，并对t'(f)进行积分，得到信号的频时关系函数表达式(5)为：

t ( f ) = ∫ 0 f t ′ ( f ) d f = ∫ 0 f P ( f ) a d f - - - ( 5 ) ; ]]>

其中，υ(t)表示调频率，t表示时间，f表示频率，Tp表示信号的脉冲宽度，Br是信号的带宽，a表示反比例系数；

所述第三确定模块，用于根据所述信号的频时关系函数，确定信号的时频关系函数；

所述用于根据所述信号的频时关系函数，确定信号的时频关系函数为：

所述根据所述信号的频时关系函数确定信号的时频关系函数为：

通过仿真得到信号频时关系函数的离散值t(f)，所述信号频时关系函数中包括的自变量为f，因变量为t，f与t是一一对应的关系，其中，t表示时间，f表示频率；

将自变量和因变量互换，得到自变量为t，因变量为f的一组离散值，通过多项式拟合可以求得上述离散值拟合的多项式的系数；设定多项式最大阶数为N，多项式系数为b0,b1,...,bN，分别对应多项式的0阶，1阶，…，N阶系数，得到信号的时频关系函数表达式(6)：

f(t)＝b0+b1t+b2t2+…+bNtN (6)；

所述运算模块，用于对所述信号的时频关系函数进行积分，得到相位，利用得到的相位计算信号的离散值；

所述用于对所述信号的时频关系函数进行积分，得到相位，利用得到的相位计算信号的离散值为：

所述对所述信号的时频关系函数进行积分，得到相位，利用得到的相位计算信号的离散值为：

根据多项式系数个数，列出信号的时频关系函数表达式(6)，对信号的时频关系函数的表达式进行积分；

对表达式(6)进行积分，得到信号的相位φ(t)表达式(7)：

φ ( t ) = ( b 0 t + b 1 2 t 2 + b 2 3 t 3 + ... + b N N + 1 t N + 1 ) - - - ( 7 ) ; ]]>

将多项式系数代入信号的时频关系函数表达式积分的结果，得到信号的相位，作为信号波形采样点处的相位值；

将相位值代入信号s(t)的表达式可以得到信号的离散值，所述信号s(t)表达式(8)为：

s ( t ) = r e c t ( t T p ) exp [ j 2 π φ ( t ) ] - - - ( 8 ) ; ]]>

其中，为矩形窗函数，

根据多项式的给定阶数N，通过对信号s(t)表达式的计算，可以得到信号的离散值；

所述转换模块，用于将所述信号的离散值生成系列数字信号，并将所述系列数字信号进行数模转换，得到NLFM信号。