基于YIG振荡器的低成本X波段LFMCW-SAR非线性矫正技术研究

本篇文章主要探讨了基于Nios II的频谱分析仪在低成本X波段超宽带LFMCW-SAR系统设计中的应用，特别是在信号处理和非线性矫正方面的关键问题。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于近距离探测和成像。文章的焦点在于如何提高信号源的线性度，因为低线性度会导致距离分辨率下降。 在实验部分，通过仿真研究了雷达的性能，设定了带宽5GHz，脉宽100ms，采样率为44.1kHz，从而计算出理论上的不模糊最大探测距离为66.3m。仿真中引入了5阶非线性误差，并对调频率和非线性参数进行了校准，非线性度达到了7.66%。通过设置6个不同距离的目标进行测试，结果显示在非线性矫正后，所有目标都能实现良好聚焦，但随着目标距离的增加，回波强度降低，反映出仍有残余非线性误差，且对距离的精确测量影响显著。 对于参考点距离的选择，作者指出选择更远处的参考点会导致差频信号中的非线性项增大，这在设计过程中需要特别注意。为了改善这种情况，文章提出了一种创新的非线性矫正方法，即基于宽窄带滤波器结合的二次迭代高阶模糊函数非线性误差估计与插值重采样技术。这种方法在信噪比较低或存在多目标混叠的情况下也能有效地估计和矫正发射信号的非线性，提高了系统的性能。 文中还提到了一系列国内外LFMCW-SAR系统的实例，展示了这种技术在全球范围内的广泛应用，包括美国密歇根州立大学的X波段轨道式SAR雷达、美国康萨斯大学的S/C波段阵列探雪雷达等，强调了LFMCW技术的优势和其在高带宽场景下的实用性。 本文的研究不仅关注于LFMCW-SAR信号源的设计优化，而且还深入探讨了信号处理中的关键问题——非线性矫正技术，这对于保证雷达在实际应用中的高精度和稳定性具有重要意义。通过理论分析和实验验证，该研究为低成本LFMCW-SAR系统的性能提升提供了实用的解决方案。