星载降水雷达超低副瓣脉冲压缩算法的研究与实现

【摘要】： 星载降水雷达是全球降水测量的有效遥感手段。星载降水雷达从空间对近地区域降水的后向散射进行测量,来自地面或海面的杂波可能对降水雷达回波信号产生污染。为了能在强海面回波影响下测量反射较弱的降水,要求脉冲压缩的最高距离副瓣(PSL)低于-60dB。因而超低副瓣脉冲压缩成为新一代星载降水雷达的核心技术。 本文在对现有副瓣抑制方法的研究基础上,采用收发双凯塞加权的副瓣抑制方法,将脉冲压缩的最高距离副瓣抑制在-75dB以下,满足星载降水雷达的要求。并根据系统实现需要,提出了接收端等效频域加权的方法,在不牺牲性能和不增加系统复杂度的情况下,避免了发射机加权带来的功率和信噪比损失。 采用复解调和分布式算法,将下变频与脉冲压缩中复杂的乘法与卷积运算,等效为易于硬件实现的串并转换与查表累加运算。利用单片FPGA实现了多通道超低副瓣脉冲压缩信号的产生、解调、频域加权和脉冲压缩处理。 分析了功放非线性对超低副瓣脉冲压缩信号的影响,基于射频功率放大器、矢量信号发生仪和矢量信号分析仪,采用松弛迭代法实现并优化了功放数字预失真算法,提高了迭代收敛速度与稳定度。在保证星载降水雷达超低副瓣的前提下提高了发射机的功率和效率。 最后对降水雷达系统中的设计特点进行了讨论,给出了机载和星载降水雷达的主要系统设计参数。