欠采樣超寬帶LFM信號參數(shù)估計

針對Nyquist采樣頻率過高、硬件實現(xiàn)困難的問題，提出一種基于欠采樣的超寬帶線性調(diào)頻信號的調(diào)制斜率和初始頻率估計方法。該方法利用互譜ESPRIT算法和余數(shù)定理對欠采樣信號進(jìn)行解模糊，在低信噪比情況下仍能較精確地估計超寬帶線性調(diào)頻信號的調(diào)制斜率和初始頻率。計算機仿真證實了該方法的有效性。
關(guān) 鍵 詞 欠采樣; 調(diào)頻斜率; 初始頻率; 互譜ESPRIT算法

對于超寬帶線性調(diào)頻(LFM)信號，按照Nyquist采樣定理要求A/D采樣率須高于信號最高頻率兩倍，使數(shù)字量化、存儲非常困難，且后端數(shù)字處理速度也難以匹配。欠采樣是一種較現(xiàn)實的解決方案。然而，如何消除欠采樣后頻譜混疊是問題的關(guān)鍵。文獻(xiàn)[1-2]分別用余數(shù)定理和FFT、時延技術(shù)以及譜峰周圍數(shù)據(jù)與ESPRIT算法實現(xiàn)了欠采樣信號的頻率估計；文獻(xiàn)[3-4]基于多路采樣和高分辨率算法實現(xiàn)了多正弦信號的頻率估計。上述方法僅適用于正弦信號，不能直接用于線性調(diào)頻信號。文獻(xiàn)[5]基于模擬時域相關(guān)、FFT和余數(shù)定理解模糊實現(xiàn)了寬帶LFM信號調(diào)制斜率的估計，但對采樣率小于初始頻率fk0情況未提及解決方案，且參數(shù)估計精度受數(shù)據(jù)長度影響。文獻(xiàn)[6]用分段解線調(diào)和波束空間ESPRIT方法獲得了調(diào)制斜率和初始頻率的估計，卻不適合超寬帶信號。本文用兩路不同采樣率A/D欠采樣，在數(shù)字域延時后與原信號共軛相乘，用互譜ESPRIT算法和相關(guān)的解模糊技術(shù)得到調(diào)制斜率和初始頻率估計。