X波段LFMCW-SAR信号源的非线性矫正策略及效果分析

本文主要探讨了基于Nios II的频谱分析仪设计与研制过程中，针对低成本X波段超宽带LFMCW-SAR系统中遇到的信号非线性问题进行深入研究。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，但线性调制的信号源如YIG振荡器产生的信号可能存在较低的线性度，导致距离分辨率下降。 在实际应用中，当信噪比较低或存在多目标混叠情况时，传统的非线性估计方法可能无法提供准确的信号矫正，这将直接影响雷达系统的性能。为解决这一问题，作者提出了一种创新的信号处理策略——基于宽窄带滤波器相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非线性矫正方法。这种方法能够在低信噪比环境中有效地估计和校正发射信号的非线性特性，通过对比矫正前后的数据，例如延迟线目标的实测数据，显著改善了信号的旁瓣抑制、主瓣电平提升以及主瓣宽度压缩。 具体来说，文中使用了一条约4.4米长的射频延迟线作为等效目标，通过混频获取差频信号，并对其进行了详细的时域分析和距离压缩图像分析。结果显示，在未矫正之前，由于发射信号的非线性，目标回波信号受到严重污染，信干噪比较低。经过两次滤波器矫正后，主瓣电平和信噪比有了显著提高，旁瓣抑制效果也得到了明显增强，接近理论分辨极限。然而，尽管如此，系统并未完全达到理论上的分辨率，这可能是由于非线性矫正的残留误差以及带内幅度不平坦所引起的。 本文不仅提供了理论分析，还通过仿真实验、延迟线测试和实际轨道SAR数据验证了非线性矫正算法的有效性。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、非线性矫正以及二次矫正成像。研究结果对于提升LFMCW-SAR系统的性能，尤其是在低成本、高带宽条件下，具有重要的实际意义。