FMCW信号源线性化技术研究

【摘要】FMCW雷达在探测冰川内部分层结构中，需要高分辨率来区分出冰川的每一层的结构，系统高分辨率的关键与FMCW信号源的线性度直接相关。在实际的FMCW雷达系统中，由于器件，环境等因素的影响，系统中的发射信号源是非线性的，而发射信号很小的非线性也会带来差拍信号频谱主瓣展宽，旁瓣升高，恶化系统分辨率。由于FMCW信号非线性检测的精度决定了线性化的精度，因此，对高精度的检测出信号源的非线性进而实现非线性校正进行了研究。本文首先介绍了FMCW系统原理，讨论了非线性对系统分辨率的影响，分析了系统分辨率下降的主要因素来源于FMCW系统发射信号的非线性。直接采用硬件电路进行非线性的检测是一种间接的方法，本文采用直接的非线性检测方法，使用动态频率估计方法检测出差拍信号非线性进而使用重复控制理论实现校正。对于频率估计分析了两种估计信号频率的方法：aPFFT/FFT综合相位频率估计法和采样补零能量重心频率估计法，两种方法都可以高精度的估计出信号频率。然后，建立LFM信号非线性的多项式模型，分析推导了差拍信号和LFM信号间的数学关系，通过频率估计方法估计出差拍信号的时频关系确定实际LFM的非线性。由于对差拍信号的频率估计是一种动态的频率估计，故分析了该动态频率估计对频率估计方法的影响。最后设置合适采样频率使用采样补零能量重心频率估计方法检测差拍信号非线性，推导出实际LFM信号非线性，采用基于重复控制理论的系统进行非线性校正，实验仿真结果表明了非线性校正的可行性。
【作者】谭春花；
【导师】禹健；
【作者基本信息】中北大学，计算机技术，2014，硕士
【关键词】FMCW；非线性检测；频率估计；差拍信号；非线性校正；

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