[发明专利]基于多通道混频匹配滤波的频控阵信号接收方法及结构

说明书

本发明属于阵列信号处理技术领域，公开了一种基于多通道混频匹配滤波的频控阵信号接收方法及结构。在FDA发射信号被远场目标反射到接收天线，接收天线对FDA信号进行多通道处理，在每个通道中使用不同载频的载波对信号进行混频，混频的频率和FDA发射载频一致，然后使用基带波形对每个通道进行匹配滤波输出，输出的多个通道滤波后的信号可用于后续的目标检测与参数估计。本发明能有效利用FDA信号的频率分集特性，适用于任意窄带脉冲FDA信号，并且能轻易扩展成其他类型信号的接收机，应用前景好。

技术领域

本发明属于阵列信号处理技术领域，涉及基于多通道混频匹配滤波的频控阵信号接收方法及结构，其主要通过多通道混频-匹配滤波结构来接收频控阵信号，从而有效利用频控阵信号中的频率分集特性。

背景技术

频控阵(Frequency Diverse Array)是一种新型阵列，通过在每个阵元的发射载频上施加微小频偏如图1，发射具有不同载频的基带波形φ(t)，导致其远场波束图同时与时间-角度-距离相关，如图2(a)。频控阵与传统相控阵有本质不同，后者的每个阵元发射载频严格一致，其远场波束图仅与角度有关如图2(b)。正是由于波束图的角度-距离依赖特性，频控阵不仅可以实现对目标的角度-距离二维联合定位，还可能抑制角度-距离维杂波。相比之下，相控阵仅能对目标实现角度定位和抑制角度维杂波。除此之外，频控阵特有的发射频偏为阵列波束设计提供了新的自由度，使得用户可以设计出更为灵活多变的波束图，以满足各种需求。

当前对频控阵的研究主要集中在发射波束设计和目标定位这两个方面，对频控阵信号接收的研究甚少。由于频偏的引入，频控阵信号和发射波束图具有时变性。已有的研究多假设频控阵信号在脉冲内的时变特性可以忽略，从而采用常规的相控阵信号接收方案来接收频控阵信号。实际上，若考虑频控阵信号的时变性，传统的下变频-匹配滤波接收方案会消去的频控阵信号的距离相位，从而无法有效利用频率分集特性。

发明内容

本发明在考虑频控阵信号时变性的同时，提出了一种基于多通道混频匹配滤波的频控阵信号接收方法及结构，本发明的主要是在考虑频控阵信号时变性的情况下，提出一种基于多通道混频-匹配滤波的结构来有效接收频控阵信号，所提出的接收机结构适用于频控阵发射的任意窄带脉冲信号。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于多通道混频匹配滤波的频控阵信号接收结构，包括：天线、混频器、滤波器，天线发射的FDA信号被远场目标(坐标为(θ，r))反射到接收天线，接收天线对FDA信号进行多通道处理，在每个通道中使用不同载频的载波对信号进行混频器混频，混频的频率和FDA发射载频一致，然后使用基带波形φ(t)对每个通道滤波器进行匹配滤波；多个通道滤波后的信号用于后续的目标检测与参数估计。

一种基于多通道混频匹配滤波的频控阵信号接收方法，包括：

步骤1：使用天线接收远场目标反射的FDA信号，将FDA信号分成多路输入到每个通道；

步骤2：每个通道对FDA信号进行分别混频，第m个通道的本地载波频率等于FDA的第m个阵元发射载频f_m；

步骤3：每个通道使用基带波形φ(t)对混频后的FDA信号进行匹配滤波；

步骤4：输出各通道的信号，用于后续的检测与估计；

其中，在FDA信号时变性的同时，采用多通道混频-匹配滤波结构接收FDA信号，发射阵列为等间隔线阵，阵元数为M，阵元间距为d，并且第m+1个阵元发射载频为

f_m＝f₀+mΔf，m＝0，1，...，M-1 (1)

阵元发射单位能量的脉冲φ(t)，满足