一种宽带信号波形预失真校正系统和方法与流程
本申请涉及宽带信号校正，具体涉及一种宽带信号波形预失真校正系统和方法。
背景技术：
1、合成孔径雷达(synthetic aperture radar，sar)因为成像需求，需要具有很高的距离分辨率，其发射激励信号和接收本振信号常用宽带的线性调频(liner frequencymodulation，lfm)信号。传统的lfm信号大多是由模拟方法产生的，可分为有源法和无源法两种，二者均存在着精度低、抗干扰性差、硬件复杂和体积大等缺陷。随着数字技术与集成器件的高速发展，目前的sar体制机载雷达大多采用“fpga+dac+存储器+倍频扩展频带”的方法实现lfm信号，这种方法具有精度高、抗干扰性强、功耗低、体积小等突出优点。但是在宽带lfm信号的产生、调制、传输过程中会产生幅度和相位失真，而失真会导致距离向脉冲压缩主副瓣比变差，最终严重影响雷达的距离分辨率。同时，去线性调频接收处理也会因频率线性度不佳而变差。因此，在宽带信号产生过程中，如何对宽带发射信号的失真进行校正是亟待解决的问题。
2、雷达内器件的非线性响应使得其输出信号中会不可避免地参杂多余的谐波成分，导致发射信号偏离理想信号，即产生了非线性失真。现阶段对于雷达发射信号非线性失真校正的研究数量有限，杨文军等人为了改善匹配性能，将实际目标点作为匹配信号，统筹考虑信号在产生、传输、接收过程中的失真，但是未考虑宽带信号对失真校正的影响，不具有一般性。胡仕兵等人研究了一种正交调制获得宽带信号的方法，并分析了波形失真等因素对后续数据分析的影响，但未对失真校正提出改善措施。徐玮等人采用先正交调制后倍频的方式产生了宽带lfm信号，并提出了一种基于仪表的失真校正方法，通过实验验证了该方法的有效性，但该方法由下变频器、频谱分析仪、数字高速示波器、信号分析仪等多种高价值仪表组成，操作较复杂，且对示波器采样速率和带宽要求较高，在一定程度上限制了其在实际工程中的应用性。
技术实现思路
1、为了克服上述技术问题，本申请的目的在于提出一种宽带信号波形预失真校正系统和方法，通过采集并分析雷达的发射激励信号和接收本振信号，确定信号幅度及相位与理想信号的误差值，基于误差值修正“fpga+dac+存储器”产生的失真线性调频信号，通过预失真技术实现对信号倍频扩展频带环节中幅度及相位失真的补偿，最终使被校正信号达到理想线性调频信号的要求。
2、为了实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：
3、一种宽带信号波形预失真校正系统，包括：电源模块、控制模块、微波模块、采集模块、数据交互模块和校正更新模块；电源模块用于为系统供电；控制模块用于针对用户选择的功能发出不同的状态码，控制系统产生不同的信号，并将宽带射频信号传递至微波模块；微波模块用于对宽带射频信号根据功能进行通道选择后再进行下变频处理，把宽带射频信号转化为中频宽带信号，对中频宽带信号进行滤波处理，获得纯净的中频宽带信号并传递至采集模块；采集模块用于对纯净的中频宽带信号进行带通采样，实现模拟信号数字化和频率转换，得到失真线性调频信号；失真线性调频信号通过数据交互模块进入控制模块，控制模块对接收到的失真线性调频信号与理想波形信号进行误差计算，得到误差值并传递至校正更新模块；校正更新模块用于将误差值反向修正到理想波形信号上，完成宽带信号预失真校正。
4、电源模块用于进行ac-dc、dc-dc电压转换，保证控制模块、微波模块、采集模块、校正更新模块和数据交互模块正常工作。
5、控制模块包括计算机和主控板；计算机用于控制系统产生不同的信号，并对接收到的失真线性调频信号与理想波形信号计算误差值；主控板针对计算机的指令做出系统内通道选择，将宽带射频信号送入微波模块对应的通道中。
6、微波模块包括射频开关、混频器和滤波器；射频开关用于信号通道选择、信号源本振信号频率及幅度设置；混频器用于将射频开关传递的信号做下变频处理，把宽带射频信号转化为中频宽带信号；滤波器用于去除混频器因交互调现象产生的谐波信号，获得纯净的中频宽带信号。
7、采集模块包括采集板，用于对微波模块处理后得到的纯净的中频宽带信号进行带通采样处理。
8、数据交互模块包括交换机，用于进行采集模块与计算机之间的数据交互及主控板与计算机间的控制信号传递。
9、一种宽带信号波形预失真校正方法，包括：
10、s1、将雷达待校正宽带信号与外部信号源产生的本振信号同时输入混频器进行下变频处理，得到混频后的中频宽带信号；
11、s2、利用滤波器滤除交互调信号，得到纯净的中频宽带信号；
12、s3、对s2得到的纯净的中频宽带信号进行带通采样，利用波形校正软件计算该信号与理想波形信号的相位误差；
13、s4、利用波形更新软件将该相位误差反向修正到理想波形信号上，完成宽带信号预失真校正。
14、与现有技术相比，本申请的有益效果是：
15、本申请通过具有人机交互功能的控制模块、具有下变频和滤波功能的微波模块以及具有误差计算反修正功能的校正更新模块等模块的连接，实现对宽带发射信号的失真校正，提高雷达距离分辨率。
16、本申请基于10gsa/s采样板卡设计，校正过程无需外部更换接线，系统软件设计具有便捷的人机交互界面，通过界面可以实现控制雷达控制工作状态、信号通道选择、信号自动采集、存储及上传、波形数据分析、预失真校正文件生成及更新等功能，操作简单，适用性高，可以达到了三少目的，即人员数量减少、成本减少、操作复杂程度减少。
技术特征：
1.一种宽带信号波形预失真校正系统，其特征在于，包括：电源模块、控制模块、微波模块、采集模块、数据交互模块和校正更新模块；电源模块用于为系统供电；控制模块用于针对用户选择的功能发出不同的状态码，控制系统产生不同的信号，并将宽带射频信号传递至微波模块；微波模块用于对宽带射频信号根据功能进行通道选择后再进行下变频处理，把宽带射频信号转化为中频宽带信号，对中频宽带信号进行滤波处理，获得纯净的中频宽带信号并传递至采集模块；采集模块用于对纯净的中频宽带信号进行带通采样，实现模拟信号数字化和频率转换，得到失真线性调频信号；失真线性调频信号通过数据交互模块进入控制模块，控制模块对接收到的失真线性调频信号与理想波形信号进行误差计算，得到误差值并传递至校正更新模块；校正更新模块用于将误差值反向修正到理想波形信号上，完成宽带信号预失真校正。
2.根据权利要求1所述的一种宽带信号波形预失真校正系统，其特征在于，电源模块用于进行ac-dc、dc-dc电压转换，保证控制模块、微波模块、采集模块、校正更新模块和数据交互模块正常工作。
3.根据权利要求1所述的一种宽带信号波形预失真校正系统，其特征在于，控制模块包括计算机和主控板；计算机用于控制系统产生不同的信号，并对接收到的失真线性调频信号与理想波形信号计算误差值；主控板针对计算机的指令做出系统内通道选择，将宽带射频信号送入微波模块对应的通道中。
4.根据权利要求1所述的一种宽带信号波形预失真校正系统，其特征在于，微波模块包括射频开关、混频器和滤波器；射频开关用于信号通道选择、信号源本振信号频率及幅度设置；混频器用于将射频开关传递的信号做下变频处理，把宽带射频信号转化为中频宽带信号；滤波器用于去除混频器因交互调现象产生的谐波信号，获得纯净的中频宽带信号。
5.根据权利要求1所述的一种宽带信号波形预失真校正系统，其特征在于，采集模块包括采集板，用于对微波模块处理后得到的纯净的中频宽带信号进行带通采样处理。
6.根据权利要求1所述的一种宽带信号波形预失真校正系统，其特征在于，数据交互模块包括交换机，用于进行采集模块与计算机之间的数据交互及主控板与计算机间的控制信号传递。
7.一种宽带信号波形预失真校正方法，其特征在于，包括：
技术总结
一种宽带信号波形预失真校正系统和方法，系统包括电源模块，电源模块为系统供电，控制模块针对用户选择的功能发出不同的状态码，控制系统产生多种信号并将射频信号传递至微波模块，微波模块用于对射频信号进行通道选择后进行下变频处理，把高频信号转化为中频信号，并对中频信号进行滤波处理，获得纯净的中频宽带信号；中频宽带信号传递至采集模块进行带通采样，实现模拟信号数字化和频率转换，得到失真线性调频信号，失真线性调频信号通过数据交互模块进入控制模块，控制模块对接收到的失真线性调频信号与理想波形信号进行误差计算，误差值进入校正更新模块，将误差值反向修正到理想波形信号上。失真校正系统操作简单，有效提高雷达距离分辨率。
技术研发人员：陈照,杨评论,史小斌,李磊,李晨,李熹,冯雄辉,石云珊,李小斌,毕育鑫,李京津,胡宇罡
受保护的技术使用者：西安电子工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5