基于DDS幅相調(diào)制的多點(diǎn)目標(biāo)回波信號的研究
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2.2 多目標(biāo)回波DDS產(chǎn)生方法
由上一節(jié)的分析可知：多目標(biāo)的LFM 回波可以表示為一個(gè)LFM信號被一個(gè)窄帶信號所調(diào)制的形式。這樣，可以結(jié)合DDS 的特點(diǎn)，以DDS 頻率掃描模式產(chǎn)生sΣ(t) 中線性調(diào)頻信號，并控制POW,以并行數(shù)據(jù)端口模式形成窄帶相位調(diào)制信號，并以幅度調(diào)制功能去除多余時(shí)間段上的信號，從而形成多目標(biāo)LFM回波。但是，針對多目標(biāo)回波，相位調(diào)制端口的更新率要求較為復(fù)雜。
這是由于式(7)中，相位調(diào)制項(xiàng)與線性調(diào)頻項(xiàng)是相乘的關(guān)系。因此較難在理論上確定該端口所需的更新率。
但可以采用計(jì)算機(jī)仿真的手段，予以分析。本文即通過仿真論證來選取合適的端口更新率的。此外，調(diào)制信息的量化精度也會影響多目標(biāo)回波產(chǎn)生的性能。較高的位寬當(dāng)然可以改善所產(chǎn)生信號的性能，但是卻對DDS的內(nèi)部存貯量提出了更高的要求。對此，本文也采用仿真驗(yàn)證的方式，選擇合適的量化位數(shù)。
綜上所述，基于單片DDS 產(chǎn)生多點(diǎn)目標(biāo)回波的具體流程如下：
(1)在一定采樣率下，利用Matlab計(jì)算給定數(shù)目和延時(shí)的多目標(biāo)回波，并對回波信號進(jìn)行歸一化;
(2)提取回波信號的相位信息。將回波信號的相位與原LFM 信號的相位相減、求模即可得到相位調(diào)制序列;
(3)將相位調(diào)制序列降采樣至并行端口模式的時(shí)鐘速率，并進(jìn)行量化，形成并行數(shù)據(jù)端口輸入的POW數(shù)據(jù);
(4)設(shè)置DDS工作在所需參數(shù)的頻率掃描模式，并將量化后的幅度、相位序列等信息輸入給DDS,對DDS的輸出信號進(jìn)行低通濾波處理。
2.3 仿真驗(yàn)證
本節(jié)將從仿真的角度驗(yàn)證上述方法的可行性。此外，通過仿真分析POW 的時(shí)鐘速率和數(shù)據(jù)相位量化位數(shù)對信號模擬性能的影響，以選擇合適的并行端口時(shí)鐘速率和相位量化位數(shù)。
首先，驗(yàn)證方法的可行性。仿真中采用的信號形式為中心頻率f0 =60 MHz,帶寬B =20 MHz,時(shí)寬T =4 μs的LFM 信號，采樣頻率為1 000 MHz,POW 時(shí)鐘速率fPOW =125 MHz,相位量化Q 位數(shù)為8 b,三點(diǎn)目標(biāo)相對于發(fā)射信號的時(shí)延為1 μs,4 3 μs,2 μs.
基于2.2節(jié)中描述的過程，將得到的量化后的相位序列，插值到采樣率為1 000 MHz的相位序列;然后，將其與起始頻率為50 MHz,調(diào)頻率為5 × 1012 s-2 的線性調(diào)頻信號的相位序列求和，取模值，得到輸出信號的相位序列。最后，以相位序列和幅度序列合成余弦信號序列，并進(jìn)行低通濾波處理，得到形成仿真回波。同時(shí)，采用Matlab分別計(jì)算這三點(diǎn)目標(biāo)回波并疊加(采樣頻率為1 000 MHz)，形成了理想的回波信號。
圖2 就是這兩組回波--理想回波與仿真回波的脈壓結(jié)果的比較圖。
在圖2 中，實(shí)線、點(diǎn)線分別表示理想回波和仿真回波的脈沖壓縮結(jié)果?？梢钥闯?，兩組回波的脈沖壓縮結(jié)果在回波目標(biāo)位置和幅度、主瓣寬度、峰值旁瓣比等方面一致性很好。良好的一致性說明了在滿足采樣定律的情況下，可以通過不同的采樣頻率分別將兩部分：線性調(diào)頻信號部分和相位調(diào)制部分分別采樣，而其脈壓結(jié)果不會受到影響。這進(jìn)一步驗(yàn)證了本文所提出的：以DDS 的頻率掃描模式產(chǎn)生回波中LFM 部分，以并行數(shù)據(jù)端口模式輸入相位調(diào)制信息產(chǎn)生多個(gè)點(diǎn)目標(biāo)回波方法的有效性。
下面仿真研究不同POW更新速率對模擬結(jié)果的影響。其他仿真條件不變，POW更新速率分別取125 MHz(點(diǎn)線表示)和62.5 MHz(‘+’表示)。將這兩組數(shù)據(jù)的脈沖壓縮結(jié)果與理想回波的進(jìn)行對比，結(jié)果如圖3所示。
由圖3可知，三組回波的脈沖壓縮結(jié)果在3個(gè)點(diǎn)目標(biāo)回波的位置和幅度、主瓣寬度、峰值旁瓣比等方面基本一致。由此可知，在滿足采樣定律的情況下POW 更新速率的提高對信號的仿真結(jié)果無較大影響;同時(shí)也間接說明此方法中對疊加的N 個(gè)單頻信號的調(diào)制信息能以很小的采樣率采樣并無失真的恢復(fù)?？梢赃@么理解，多點(diǎn)目標(biāo)回波信號的高頻變化部分由DDS的頻率掃描模式實(shí)現(xiàn)，其采樣是基于相位量化機(jī)理來實(shí)現(xiàn)的;而附加的幅相調(diào)制信息帶寬較小，所需的采樣率(POW更新率)可以較低。
下面仿真研究數(shù)據(jù)量化位數(shù)對此方法性能的影響。其余仿真條件不變，POW 更新速率取為125 MHz,將數(shù)據(jù)量化位數(shù)分別取為4 b(點(diǎn)線表示)和8 b(‘+’表示)的脈沖壓縮結(jié)果與理想回波(連續(xù)曲線表示)的進(jìn)行對比，結(jié)果如圖4所示。
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