IQ通道不均衡对雷达信号处理的影响及三种补偿方法 留言

点击预读：数字阵列雷达I/Q通道不均衡的补偿方法

前面所讲的IQ通道不均衡性会产生虚假的多普勒目标，如文献所述。事实上，之前通常采用选择合适的采样率和使用数字信号处理实现下变频为IQ信号，这种IQ图像是雷达系统工程师们时常遇到的。如果有用的回波信号包含多普勒分量，那么这个镜像也会有多普勒频移，表现为一个较小的，径向速度与真实目标相反的虚假目标。

为了比较数字阵列的IQ不平衡补偿方法，我们假设采用均匀阵列加权，且波束指向天线轴线方向，在有N个正交接收机的情况下，波束形成器的输出为

接下来介绍下三种IQ不均衡补偿方法：阵元级补偿，随机相位分量法和单复因子补偿法。

这种方法典型情况下可以达到40到60dB的镜像抑制比，有时也可以达到70dB，如对于通信系统的单通道情况。阵元级的幅相不平衡直接补偿的缺点是不平衡误差估计值的不准确性，可以在试验结果中看出。在现有噪声水平下的任何估值，这种估值受制于考虑的采样点的数量，信噪比，或者两者皆有。

实现数字阵列雷达IQ通道不平衡性解相关的可行方法是认为引入已知的随机相位分量方法，即在数字波束成形之前，在RF通道或LO通道和随后的数字处理通道中加入已知的随机相位分量。在每个单元的LO端口合成一个可控的相对相移分量。然而，这种架构在相位噪声的改善依赖于杂波环境的强弱和阵列的尺寸。无论如何，这种方法还是值得考虑的，因为它具有低成本，弹性和概念简单的优点。

这里提出的阵列级补偿方法仅需要一个复因子应用于波束形成相加之后，并影响阵列的维度(阵元数量)，且实现通道不平衡的均值估计。其实现方法如图所示，第n通道的I和Q分量，可以用复指数表示。这种阵列级的补偿使阵列级的IRR趋向于无穷，这种理想极限在通道级的不均衡性估计精度和幅度相位单因子补偿精度有限的情况下是可以实现的。

由于单因子和阵元级补偿方法都有依赖于相同的信道振幅和相位不平衡估计，它们的初值是相同的，达到52.6 dB的IRR值，提高了26 dB。用于单因子补偿的平均不平衡误差是根据方程中描述的信道不平衡估计量来计算的。

估计值的准确性受每个通道信噪比的限制，其精度将限制阵元级和单因子补偿方法的有效性。估计值的准确度取决于信噪比，也可能取决于估计过程中使用的数据点说明初始因子在实现最优IRR的真实因子的附近。值得注意的是实现了82 dB的IRR。

 

原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）