[发明专利]一种基于参数拟合的超大带宽信号预失真补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及超大带宽雷达信号源领域，特别涉及一种基于参数拟合的超大带宽信号预失真补偿方法，适用于产生高质量的超大带宽信号。

背景技术

随着雷达技术的发展，发射信号的带宽逐渐增长，目前很多雷达的信号带宽已达到上GHz，即所谓的超大带宽信号。在如此大的带宽下，硬件电路的特性对信号质量的影响十分明显，具体体现为：

1)超高速数模转换芯片是产生超大带宽信号最常使用的器件，其sinc效应导致随着信号频率升高信号幅度下降，有的信号幅度会下降3dB以上；

2)为了抑制系统中的谐杂波，必然使用各种滤波器，而滤波器在抑制谐杂波的同时，也会导致超大带宽信号幅度波动和相位变化，特别是相位变化会达到数十度以上；

而超大带宽雷达要实现很高的性能，对超大带宽信号要求很高，大多要求幅度变化在1dB以内，相位变化在10度内，而实际器件带来的这些失真都是系统不能容忍的。故需要对超大带宽信号进行补偿后才能使用。

目前使用的超大带宽信号基本都是线性调频信号。传统的线性调频信号产生方法有两种：基于直接数字合成(DDS)芯片的方法和基于DAC芯片的方法。其中，只有基于DAC芯片的方法可以进行预失真补偿。现有的基于DAC芯片的补偿方法是以下两种：

1)直接将预失真波形存储在FPGA芯片中，定期读取送给DAC芯片。这种方法对于超大带宽信号而言，需要非常大的存储空间(数兆级别)，且能够高速对存储进行读取，就目前的星载芯片而言基本无法实现；

2)构造预失真滤波器，对于超大带宽信号而言，构造的滤波器阶数太高(数百阶)，需要大量的乘法器实现，代价太大；且滤波器无法补偿相位失真。

鉴于目前补偿方法硬件资源消耗大的特点，不利于超大带宽信号源向小型化、轻量化的方向发展，特别是制约了星载超大带宽信号源的进一步发展。

根据现有公开的资料查询，目前尚没有实现简单、资源消耗少的补偿方法。

发明内容

本发明的技术解决问题为：克服现有技术的上述不足，提供一种基于参数拟合的超大带宽信号预失真补偿方法，通过对失真的超大带宽信号进行分析，提取出超大带宽信号产生系统的失真特性，计算出与其失真相关的幅度失真参数和相位失真参数，利用幅度失真参数和相位失真参数与超大带宽信号的理论值进行简单乘法和除法计算可以实时补偿超大带宽信号的基带数据，最后利用FPGA和DAC将补偿后的超大带宽信号的基带数据送出，即可得到补偿后的超大带宽信号。该方法不需要构造预失真滤波器等复杂操作，实现简单；不需要大量的乘法器或大容量存储器，资源消耗少；补偿后幅度误差和相位误差减小到补偿前的十分之一，补偿效果明显；适用于超大带宽信号的预失真补偿。

本发明的技术解决方案为：一种基于参数拟合的超大带宽信号预失真补偿方法，包括步骤如下：

(1)从雷达采集超大带宽信号，对该超大带宽信号进行判断，若该超大带宽信号为中频或射频信号，则采集一路该中频或射频信号，进入步骤(2)；若该超大带宽信号为基带信号，则同时采集该基带信号的I路和Q路的数据，进入步骤(3)；

(2)对步骤(1)采集的中频或射频信号进行数字下变频处理，得到下变频后的基带信号的I路和Q路两路数据，进入步骤(3)；

(3)设步骤(1)或步骤(2)的基带信号的理论值为0≤n<N，N为整个采集持续时间内的采集点数，A[n]为步骤(1)或步骤(2)的基带信号的理论值的幅度，为步骤(1)或步骤(2)的基带信号的理论值的相位；

(4)将步骤步骤(1)或步骤(2)的基带信号的实测值表示为复信号形式b[n]＝B[n]e^jθ[n]，0≤n<N，式中B[n]代表步骤(1)或步骤(2)的基带信号的实测值的幅度，θ[n]代表步骤(1)或步骤(2)的基带信号的实测值的相位；

(5)根据步骤(4)的B[n]与步骤(3)的A[n]，计算步骤(1)的超大带宽信号的产生系统，即雷达，的幅度失真特性F[n]，公式如下：

F[n]＝B[n]/A[n]；

(6)根据步骤(4)的θ[n]与步骤(3)的计算步骤(1)的超大带宽信号的产生系统的相位失真特性δ[n]，公式如下：

(7)使用多项式拟合加正弦波拟合的方式对步骤(5)的超大带宽信号的产生系统的幅度失真特性F[n]进行拟合，得到以下表达式F[n]'：