[发明专利]FM雷达发射机脉冲的增强的脉冲响应测量

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求在2009年8月12号提交的申请号为61/233435的美国临时申请的权益。

技术领域

本发明涉及脉冲调频(FM)雷达信号的脉冲响应测量，并且尤其涉及相对于主响应振幅提供次级响应振幅的更准确的测量的增强的脉冲响应测量。

背景技术

脉冲FM雷达是一种使用脉冲调频信号探测目标的雷达的形式。比其它类型的信号相比使用脉冲调频信号提供了更好范围的分辨率和信噪比。可以使用各种类型的脉冲调频信号，诸如脉冲线性调频信号(pulsed linear chirp signal)(具有随时间线性地改变的频率的脉冲正弦信号)、脉冲非线性调频信号(pulsed non-linear chirp signal)(具有随时间非线性地改变的频率的脉冲正弦信号)、脉冲相位编码信号(pulsed phase-coded signal)(根据二进制码被相位调制的脉冲正弦信号)。

脉冲FM雷达接收机通过让接收到的脉冲FM雷达信号通过匹配的滤波器从该信号提取关于目标的信息。匹配的滤波器在频域中通常通过将接收到的脉冲FM雷达信号的样本变换成频域频谱，将该频谱与发射的脉冲FM雷达信号的频域估计的复共轭相乘而得以实现。该过程将接收到的脉冲FM雷达信号“解扩(de-spread)”或“压缩”成窄脉冲，并且由于此原因，它被称为“脉冲压缩”。关于脉冲压缩的更多信息见Bassem R.Mahafza和Atef Z.Elsherbeni在2003年由Champman & Hall/CRC Press出版的“Simulations for Radar Systems Design”的5.3部分。

脉冲FM雷达发射机的“脉冲响应”，也被称为“点扩散函数”，是重要的质量测量。脉冲响应是根据从脉冲FM雷达发射机直接接收到的或者从非常小的点目标反射的脉冲FM雷达信号的脉冲压缩后所产生的图像的亮度图案。良好的脉冲响应具有对应于目标位置的大的值和对于所有周围位置的小的值。换句话说，脉冲响应描述了脉冲FM雷达系统的空间分辨率。

对脉冲响应的普通的损害是次级或者“叠影(ghost)”响应。当脉冲FM雷达发射机不仅发射预期的或者“主”信号，还发射“叠影”信号(即，比主信号的振幅小并且相对于它延迟的主信号的拷贝)时，产生叠影响应。叠影信号通常由脉冲FM雷达发射机中的低级别的内部反射造成。在脉冲压缩之后，叠影信号在不对应于目标的位置产生假脉冲，被称为叠影脉冲或者叠影响应。叠影脉冲可以通过当目标未出现时给出第二目标的错误的指示，或者替代地，通过当目标出现时模糊第二目标的反射来干扰雷达系统的正确的操作。由于这些原因，重要的是准确地表征脉冲FM雷达发射机的脉冲响应以及相应地校准对应的脉冲FM雷达接收机。

包括诸如RSA6000频谱分析器系列的实时频谱分析器和诸如DPO/DSA70000B数字荧光示波器系列的实时示波器(两者都可以从俄勒冈州的比弗顿市的Tektronix有限公司购买)的测试和测量仪器可以被用于测量脉冲FM雷达信号的脉冲响应。这些测试和测量仪器使用采集系统获取脉冲FM雷达信号的样本，使用软件或者数字信号处理电路对获取的样本进行脉冲压缩，以及在显示器上示出所产生的脉冲响应的可视图像。但是，在进行脉冲压缩之前，这些测试和测量仪器必须首先应用窗口函数(window function)到获取到的样本以避免截断脉冲FM雷达信号并且由此在频域中产生旁瓣，被称为“频谱泄漏”的效应。窗口函数以主信号为中心并且因此适当地衰减了主信号。但是，如果脉冲FM雷达信号包括叠影信号，那么由于叠影信号相对于主信号是延迟的，所以该叠影信号不是位于窗口函数的中心而是位于窗口函数具有减小的振幅的部分中，于是窗口函数截断了叠影信号。在脉冲压缩之后这种叠影信号的截断使得这些测试和测量仪器相对于主脉冲的振幅不准确地报告叠影脉冲的振幅。

需要的是测量脉冲FM雷达信号的脉冲响应的方法，其相对于主响应的振幅提供次级响应的振幅的较准确的测量。

发明内容

因此，本发明的实施例提供测量脉冲FM雷达信号的脉冲响应的增强的方法，该方法相对于主响应的振幅提供次级响应的振幅的较准确的测量。采样脉冲FM雷达信号以产生时域样本记录。该样本记录被窗口化(windowed)以产生窗口化的样本记录。该窗口化的样本记录被变换成频域频谱。该频谱与发射的脉冲FM雷达信号的频域估计的复共轭相乘以产生解扩的脉冲。该解扩的脉冲被变换到时域以产生具有主响应和次级响应的脉冲响应的测量。次级响应的振幅被修正以消除由窗口操作产生的错误。