基于插值的非线性矫正与宽带/窄带滤波器的LFMCW-SAR信号源优化

本文主要探讨了在低成本X波段超宽带LFMCW-SAR系统设计中的非线性矫正技术，特别是在信号处理方面的关键环节。LFMCW-SAR（线性调频连续波合成孔径雷达）因其结构简单、成本效益高而被广泛应用，尤其是在近距离探测与成像任务中。然而，LFMCW信号源的线性度问题可能导致距离分辨率下降，特别是在低信噪比或多目标混叠的情况下，传统的非线性估计方法可能无法提供准确的信号矫正。 首先，文章提到的核心技术是基于插值的非线性矫正方法。通过公式（12）和（13），非线性部分通过重采样技术进行补偿，将实际的非线性信号转换为多个单频信号的叠加，实现了对多个目标的一次性补偿。这个过程的关键在于，通过对发射信号的瞬时调频率进行控制，确保它始终低于理想调频率，这样可以避免因频率非线性引起的带宽损失，保持系统预设的距离分辨率。 在极端情况下，如发射信号的瞬时调频率高于理想值，会导致带宽损失，这时可以通过增大滤波电容来减小调谐电压斜率，确保信号的瞬时调频率降低。文章强调了在系统设计中采取这样的策略来维持信号完整性，防止带宽损失对成像性能的影响。 此外，文中还提出了基于宽带/窄带滤波器相结合的二次非线性矫正方法，这是对单一滤波器矫正的补充。这种方法适用于雷达回波中存在的多个目标信号情况，提高了非线性误差估计的精度和鲁棒性，即使在低信噪比条件下也能有效地估计和矫正发射信号的非线性特性。这种方法对于复杂场景下的信号处理具有重要意义，能够提高成像质量和系统的可靠性。 本文的研究成果通过仿真数据、延迟线数据以及实际轨道SAR测试数据进行了验证，证明了提出的非线性矫正方法在LFMCW-SAR系统中的有效性。关键词包括调频连续波合成孔径雷达、YIG振荡器、高阶模糊函数、非线性矫正和二次矫正成像，这些都反映了研究的重点和实际应用的必要性。 这篇文章深入探讨了如何通过优化信号处理技术，特别是非线性矫正，提升低成本X波段LFMCW-SAR系统的性能，对于实际雷达系统的设计和优化具有重要的指导意义。