[发明专利]W波段宽带可变分数延时方法及系统

说明书

本发明提供了一种W波段宽带可变分数延时方法及系统，包括：系数计算模块根据延时精度设计基于Farrow结构的可变分数延时滤波器系数；N‑M参数优化模块智能适配拟合阶数M以及滤波器长度N；并行多路滤波器系数映射模块将滤波器进行多路拓展；分裂矩阵加权模块利用快速并行FIR算法进行滤波器结构简化变换得到多路并行高效可变分数延时结构。本发明能突破了现有半实物仿真系统在W频段宽频段实现阵列式目标系统中三元组信号精确延时控制难题，而且系统简单、造价低廉。

技术领域

本发明涉及宽带雷达系统的信号测试技术领域，具体地，涉及一种W波段宽带可变分数延时方法及系统。尤其地，涉及W波段宽带雷达半实物仿真系统的可变分数延时方法，主要作用是对不同工作波段的宽带雷达仿真系统的射频信号进行可变分数延时调整。

背景技术

为了提高雷达成像系统的成像分辨率，雷达的瞬时带宽已经越来越大，目前典型的线性调频脉冲体制成像雷达的瞬时带宽已经达到了几百兆甚至吉赫兹级别。

针对W波段宽带成像雷达系统所设计的W波段宽带成像雷达目标模拟仿真系统需要保持每个辐射天线相位一致(即各个天线到被试雷达的距离严格一致)才能精准的模拟目标运动，但是W波段波长较短，通过物理位置调整实现天线间距离严格一致(误差小于3mm)比较困难，在此条件下，通过基于Farrow结构的可变分数延时滤波器对辐射信号进行延时调节，控制信号到达被试天线雷达口面的相位值，来补偿空间上的距离误差引起的相位变化。从而保证三元组辐射信号的相位一致性，最终实现对目标空间位置的模拟。

数字射频阵列系统通过数字信号处理模块、可变分数延时模块、粗控模块发送的射频信号，向空间辐射回波。在数字射频阵列系统中，可变分数延时模块的延时精度随着频段的提高而提高，X波段系统需要的可变延时精度为ns级别的，而W波段系统则需要ps级别的可变延时精度。

Farrow结构的延时精度主要取决于多项式拟合阶数，W波段(波长3mm)仿真系统要求的信号延时精度达到10ps量级，这就要求Farrow结构采用较高的拟合阶数，进而增加Farrow结构中的滤波器抽头个数，使得Farrow结构需要消耗较大的资源；

对于宽带信号，为了满足奈奎斯特采样定理，可变分数延时装置的前端AD芯片的采样率必须大于带宽的2倍，由于FPGA的处理时钟有上限(百兆赫兹级别)，数字信号处理系统通常采用多路(N路)并行结构来进行处理，这样需要N个一样的系数的Farrow滤波器来实现对宽带信号的可变分数延时，这将会消耗大量的FPGA乘法器资源，甚至超过了目前单片高性能FPGA芯片的最大乘法器数量，增加了可变分数延时模块的复杂度和设计成本。

本发明所涉及的W波段宽带可变分数延时方法利用超大规模集成电路技术(VLSI)中的快速FIR算法，设计了基于新型高效Farrow结构的可变分数延时方法，在不降低延时精度的情况下，有效减少多路并行Farrow结构所需要的乘法器资源，降低延时模块的复杂度和设计成本，同时可以，并能够缩短研制周期。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种W波段宽带雷达半实物仿真系统的可变分数延时方法。

根据本发明提供的一种W波段宽带雷达半实物仿真系统的可变分数延时方法，其特征在于，包括

步骤S1：设计基于Farrow结构的可变分数延时滤波器，使得该延时精度满足需要实现的延时精度，求解Farrow结构中各个滤波器的系数，获得第一Farrow结构的可变分数延时滤波器；

步骤S2：根据获得的第一Farrow结构的可变分数延时滤波器，匹配待处理的信号带宽以及前端AD模块的采样率，得到最优拟合阶数M以及滤波器长度N，并重新计算各个滤波器系数，获得第二Farrow结构的可变分数延时滤波器；

步骤S3：将第二Farrow结构的可变分数延时滤波器进行L路复制，并将滤波器系数映射到其他L-1个Farrow结构滤波器上，生成三维Farrow结构滤波器组；