[发明专利]一种LFMCW SAR非线性误差的开环校正方法

摘要

本发明提供一种LFMCW SAR非线性误差的开环校正方法。技术方案是通过采集含有调频非线性误差的LFMCW SAR的VCO信号，对其作调频非线性分析，即拟合各阶误差系数，并将拟合后的各阶误差系数代入调频非线性误差校正模型，由此得到校正后的预失真电压数据，并由判断迭代终止条件判断该预失真电压是否为最佳预失真电压。本发明校正方法实现简单，算法运算量低，校正后信号脉冲压缩性能显著改善。

主权项

一种LFMCW SAR非线性误差的开环校正方法，LFMCW是指线性调频连续波，SAR是指合成孔径雷达：假设初始电压u⁽⁰⁾(t)＝K₀t，其中u⁽⁰⁾(t)∈[0 u₀],t∈[0 t₀]，K₀＝u₀/t₀；u₀表示初始电压的最大值，t₀表示初始电压的持续时间，上述两个参数根据VCO的型号确定，VCO是指压控振荡器；令u⁽ⁿ⁾(t)＝u⁽⁰⁾(t),n＝0；其特征在于，还包括下述步骤：第一步，采集LFMCW SAR VCO输出的射频信号，拟合频率‑电压多项式各阶系数：设LFMCW SAR VCO在输入电压u⁽ⁿ⁾(t)激励下，输出射频信号为f⁽ⁿ⁾(t)，射频信号f⁽ⁿ⁾(t)经过与本振信号混频后输出中频信号S_if⁽ⁿ⁾(t)，用如下多项式对频率‑电压特性进行建模:$f^{\left(n\right)}\left(t\right)=\underset{i=0}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{k}_i^{\left(n\right)}{\left(u^{\left(n\right)}\left(t\right)\right)}^{i+1}+f_0,i=\mathrm{0,1,2,3,4,5}$    (公式一)其中f₀为LFMCW SAR VCO输出射频信号的中心频率；利用最小二乘法拟合得到频率‑电压多项式各阶系数的估计值计算期望的频率‑电压特性${\hat{f}}^{(n+1)}\left(t\right)={{\hat{f}}_0}^{\left(n\right)}{u}^{\left(n\right)}\left(t\right)+f_0;$第二步，计算得到新的预失真电压估计值；利用下式计算期望的电压‑频率多项式系数${\hat{l}}_1^{\left(n\right)}={\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^{-1}$${\hat{l}}_2^{\left(n\right)}=-{\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^{-3}{\hat{k}}_2^{\left(n\right)}$${\hat{l}}_3^{\left(n\right)}=-{\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^{-5}[2{\left({\hat{k}}_2^{\left(n\right)}\right)}^2-{\hat{k}}_1^{\left(n\right)}{\hat{k}}_3^{\left(n\right)}]$    (公式二)${\hat{l}}_4^{\left(n\right)}=-{\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^{-7}[5{\left({\hat{k}}_2^{\left(n\right)}\right)}^3-5{\hat{k}}_1^{\left(n\right)}{\hat{k}}_2^{\left(n\right)}{\hat{k}}_3^{\left(n\right)}+{\hat{k}}_1^{\left(n\right)}{\hat{k}}_4^{\left(n\right)}]$$\begin{array}{c}{\hat{l}}_5^{\left(n\right)}=-{\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^{-9}[-14{\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^4+21{\hat{k}}_1^{\left(n\right)}{\left({\hat{k}}_2^{\left(n\right)}\right)}^2{\hat{k}}_3^{\left(n\right)}-3{\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^2{\left({\hat{k}}_3^{\left(n\right)}\right)}^2\\ -6{\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^2{\hat{k}}_2^{\left(n\right)}{\hat{k}}_4^{\left(n\right)}+{\left({\hat{k}}_1^{\left(n\right)}\right)}^3{\hat{k}}_5^{\left(n\right)}]\end{array}$利用下式计算预失真电压估计值${\hat{u}}^{(n+1)}\left(t\right)=\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{l}_j^{\left(n\right)}{({\hat{f}}^{(n+1)}\left(t\right)-f_0)}^j$    (公式三)第三步，判断迭代终止条件，得到最佳预失真电压估计值；对中频信号S_if⁽ⁿ⁾(t)进行脉冲压缩处理，并计算出信号分辨率、峰值旁瓣比和积分旁瓣比，如果上述三个指标均满足下述公式，则技术方案结束，输入电压u⁽ⁿ⁾(t)即为校正电压；如果任意指标不满足上述公式，则：令${\hat{u}}^{\left(n\right)}\left(t\right)={\hat{u}}^{(n+1)}\left(t\right);$如果迭代次数超过规定值则技术方案结束，输入电压u⁽ⁿ⁾(t)即为校正电压；否则，返回第一步进行迭代处理。