一种改进的雷达通道均衡算法.doc

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1、一种改进的雷达通道均衡算法【摘要】本文说明了传统雷达通道均衡算法存在的主要问题，并分析了逆傅里叶变换算法均衡性能不理想的原因，基于此提出在逆傅里叶变换之前先对频域抽样点进行优化设计的方法，使得均衡性能得到改善。从运算量看，该方法比直接逆傅里叶变换略有增加，但仍优于加权最小二乘法，Matlab仿真实验证明了算法的有效性。【关键词】通道均衡；频域优化设计AnImprovedAlgorithmoftheRadarChannelEqualization【Abstract】Thispaperintroducesthemainproblemoftheconventionalcha

2、nnelequalizationalgorithminwidebanddigitalarrayradar,andanalyzesthereasonofunsatisfiedperformanceoftheinverseFouriertransformalgorithm.Then,theoptimaldesigninfrequency-domainisproposed,whichisadoptedbeforeinverseFouriertransformandimprovestheequalizationperformance.Theimprovedalgorithma

3、lsohaslowcomputationalcomplexitycomparedwiththeweightedleastsquaremethod.Finally,MatlabsimulationshowstheeffectivenessoftheoptimaldesigninFrequency-domain.【Keywords】Channelｅqualization；Optimalｄesigninｆrequency-domain０引言宽带数字阵列雷达具有许多传统雷达无法比拟的优势，但前端模拟部分通道间频率响应的不一致，即通道失配[1]，会严重影响阵列波束形成的效果，必

4、须在通道数字部分采取校正算法进行均衡。目前，已提出的均衡算法主要有加权最小二乘法和逆傅里叶变换的方法。本文分析了逆傅里叶变换法均衡性能不够理想的原因，提出对频域抽样点进行优化设计后再作逆傅里叶变换的方法，并通过Matlab仿真对比直接逆傅里叶变化法、汉宁加权最小二乘法和频域优化设计法的均衡效果。１均衡实现结构对失配通道均衡校正的方法就是将其中一个通道作为参考通道，在其他通道中插入FIR滤波器作为均衡器，使得各个通道在最终的表现上频率响应保持一致[2]。其处理结构如图1所示。在校正状态下，将一雷达工作频带内的线性调频信号通过功分网络同时注入阵列各个通道，通过测试阵列原通

5、道输出与参考通道输出的差异，自适应地求得均衡滤波器系数。在该实现结构的基础上，需要解决的问题是如何让阵列自适应地求得均衡器系数，使均衡器的频率响应满足（3）式。２均衡算法２．１传统算法目前，通常使用加权最小二乘算法[2]和逆傅里叶变换方法[3]来求解FIR均衡器的系数。加权最小二乘算法通过合适的加权，能够抑制均衡频带以外噪声的影响，达到较好的均衡性能，但是它存在运算复杂的缺陷逆傅里叶变换的方法在运算上比加权最小二乘法简单，但会因为均衡带外噪声的影响而使得均衡性能急剧恶化。由已讨论的实现结构可知，用（3）来求解理想均衡器的频率响应时，在均衡频带以外的Ｙ■（ｋ）和Ｙ■（ｋ

6、）都反映的是噪声幅度特性，它们相除，会因为随机性使Ｈ■（ｋ）很大。最终的结果是理想均衡器的频率响应Ｈ■（ｋ）在带内的部分和带外的部分相差很大，用FIR逼近实现这样的滤波器不易实现。图2是在20dB信噪比条件下得到的理想均衡器的幅频响应和相频响应，从图中可看到带内外的值相差较大。用FIR滤波器来实现图2所示的频率响应，必然会是个高阶的且系数分散的滤波器。此滤波器的前50阶系数如图3所示。逆傅里叶变换均衡算法是对理想Ｈ■（ｋ）求傅里叶逆变换后，截取前面的若干点系数作为所设计滤波器的系数，如果理想滤波器阶数较高，截断会因为理想滤波器系数分散而导致较大误差。２．２频域优化设计

7、针对逆傅里叶变换存在的以上问题，可以先对频域抽样点进行优化设计，消除带内带外频点采样值的陡然变化，使得逆变换后FIR滤波器系数收敛性好，有取值的系数项主要集中在前面几点，截断带来的影响可忽略，用低阶的FIR滤波器就能很好地逼近理想均衡器。综合考虑复杂度和均衡效果，将带外频点处的值设置为带内所有频点取值的平均，就能达到优化频域抽样点的目的。图4是通过这种方式处理后的实际均衡器幅频响应和相频响应图。此时滤波器系数值很快收敛，截断引起的误差大大减小。２．３计算复杂度分析假设对线性调频信号采样的点数为N，所设计的滤波器阶数为M。频域优化设计法的运算主要还是用