宽带相控阵雷达数字波束形成及干扰置零方法

宽带相控阵波束形成通常使用模拟延时线,但量化误差及硬件的高代价阻碍了它的应用。该文在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下,提出一种宽带子阵数字波束形成方法。该方法首先对接收信号拉伸处理和低通滤波,然后在子阵间加权实现宽带子阵数字波束形成。低通滤波后的数字采样和信号处理均可在低的速率下进行,大大降低了运算量且容易实现。此外,宽带干扰的存在会严重影响一维距离像的性能,为了抑制宽带强干扰信号,在上述数字波束形成的基础上,提出了一种宽带干扰置零方法。该方法在强宽带干扰功率的情况下仍可很好地工作。最后,对测距误差和子阵栅瓣的影响进行分析并仿真证实了该方法的有效性。     

相控阵MIMO雷达最佳子阵划分

研究了相控阵多输入多输出（MIMO）雷达发射阵列采用满重叠划分方式时的波束形成,将收发波束方向图表示为单个子阵的发射波束方向图、波形分集方向图和接收波束方向图乘积的形式,并分析其最大探测距离、主瓣宽度、副瓣性能以及输出信号与干扰加噪声比性能。理论及仿真结果表明：与同等配置的相控阵雷达和MIMO雷达相比,相控阵MIMO雷达拥有更好的副瓣抑制性能以及抗干扰能力。并通过研究子阵数目对雷达性能的影响,得到了不同准则下的最佳子阵数目选取方案。     

二维相控阵-MIMO雷达联合发射子阵划分和波束形成设计方法

为了有效地抑制干扰信号并进一步提高雷达系统的性能,该文提出一种基于2维相控阵-MIMO雷达的联合发射子阵划分和波束形成设计方法。该方法首先将MIMO雷达系统的发射阵列等分成一定数目的非重叠子阵并给每个天线分配相同的发射能量,以确保发射信号具有恒模特性;其次,在一定的约束条件下,以最大化接收波束形成器的输出信干噪比为准则建立关于子阵结构、每个子阵对应的发射波束形成权矢量以及接收波束形成权矢量的优化模型,并采用循环迭代方法进行求解。仿真结果证实了所提方法的正确性和有效性。

     

相控阵雷达抗主瓣干扰技术研究

自适应波束形成技术是相控雷达的关键技术,能够最大化接收信号,并且防止旁瓣干扰。但在干扰由天线方向主瓣进入时,此技术性能会显著降低,对雷达检测性能造成极大影响。对于雷达主瓣干扰抑制问题,文章从当前抗主瓣干扰方式进行分析,主要是主动对抗及被动抑制两方面,重点探究相控阵雷达抗主瓣干扰技术。     

宽带泄漏信号自适应对消器的性能

自适应对消器可以有效地消除雷达发射机宽带泄漏信号对雷达系统本身的影响。本文依据环路模型建立了描述自适应对消器工作过程的随机微分方程,求得了随机微分方程的瞬态解及其统计特性。最后导出了衡量对消器性能的干扰对消比的理论公式。     

相控阵雷达干扰抑制的子阵结构

本文考虑的问题是在子阵波束形成的多功能相控阵雷达中应如何配置自适应干扰抑制,并且还考虑了旁瓣对消器和子阵级的最佳处理方法。子阵级的最佳处理从其工作性能和实际应用来看具有很显著的优点。本文主要讨论如何配置子阵的问题。     

对相控阵雷达副瓣的双极化干扰研究

相控阵雷达普遍采用自适应数字波束形成技术,能够有效对抗副瓣干扰.随着计算能力的提升,波束形成算法可以做到接近实时运算.这导致多点源闪烁干扰、重复噪声干扰等以往有效的方法效果也被大大削弱.自适应波束形成技术的原理是窄带条件下多个雷达天线单元接收到同一干扰机的信号高度相关.由于天线单元必然存在交叉极化分量,不同单元的交叉极化方向图有较大的幅相不一致性.基于这一点,利用一台干扰机产生2路极化不同的干扰信号,能够改变多个天线单元接收到数据的固有的相关性,从而消耗更多的雷达空域自由度.理论分析和仿真结果证明了上述结论.     

相控阵雷达宽带干扰秩估计与干扰抑制

针对宽带相控阵雷达中具体需要多少自由度来抑制宽带干扰信号这一问题,提出了宽带干扰秩估计的量化表达式。首先讨论了单宽带干扰频率与角度之间存在的等效转换机制,推导出单宽带干扰的干扰秩估计表达式,单宽带干扰秩与阵元数、带宽载频比以及干扰角度有关。两个宽带干扰的秩根据其等效宽带干扰区间是否重叠,得到不同干扰秩表达式,多个干扰可利用两个宽带干扰秩估计的思想进一步推广得到。然后研究了宽带干扰秩与空时自由度之间的关系对抗干扰性能的影响,可将其应用到宽带空时自适应干扰抑制的子阵数和抽头延迟线阶数的设计之中。最后仿真实验验证了干扰秩估计表达式的准确性。     

子阵级延时的宽带相控阵技术分析

相控阵采用传统移相器会带来天线波束指向随频率发生变化的现象,阵元延时是提高宽带相控阵天线波束指向精度的重要方法,但其成本和设备量对小型化阵列不可接受,提出一种子阵间采用延时芯片、子阵内阵元级使用移相器的宽带相控阵设计方法,该方法设备量显著降低,具备工程化条件,仿真结果表明,该方法可大幅降低频率对波束指向精度的影响。     

宽带干扰信号自适应副瓣相消的分析

依据自适应副瓣相消的原理，着重分析了相对带宽较宽的干扰对副瓣相消性能的影响，提出了改善带宽特性的方法，进行了仿真验证。改善带宽特性的方法包括增加更多的辅助阵元，在阵元后面加入延迟节，利用快速傅里叶变换(FFT)等。     

一种相控阵雷达自适应旁瓣对消的工程实现方法

现代雷达面临多种类型干扰,旁瓣对消是抗有源干扰的重要手段之一。本文介绍了自适应旁瓣对消的原理及工程实现方法,在某相控阵雷达上设计实现了自适应旁瓣对消模块及其性能测试方法,并验证了其有效性。     

机载相控阵雷达合成宽带成像技术

首先分析了机载相控阵雷达的信号回波特性和限制带宽的主要因素。结合调频步进信号进行宽带信号合成的原理,给出了详细的流程和算法。并对距离混叠抑制、重频选择、载频设计等关键问题给出了初步的解决方案。最后以X波段雷达系统为背景,对该方案进行了计算机仿真。仿真结果验证了该技术方案的可行性。     

相控阵雷达自适应旁瓣相消效果分析

依据自适应旁瓣相消的原理，对辅助通道数和干扰个数的关系、样本数对相消效果的影响、通道的不一致性对相消性能的影响进行了数学及物理意义上的解释，并通过仿真验证。探讨分析了相控阵雷达开环自适应旁瓣相消的技术性能。     

宽带相控阵雷达发射多波束形成技术研究

针对宽带LFM 雷达发射多波束形成问题开展研究,设计了一种采用时变加权的低成本和低复杂度的同时发射多波束形成系统方案,并研制了一套S波段4通道的测试系统。该测试系统带宽>20%,中心频率在2.45GHz。在该系统中,波束形成和通道校正权值都通过在发射射频链路上以时(频)变加权的方式实现,实际测试得到的通道射频特性和远场方向图结果验证了该方法的技术可行性。     

一种平面阵的非均匀子阵划分方法

大型相控阵雷达阵元数目众多,系统结构复杂,在实际中一般采用子阵结构,以减少通道数和设计成本。均匀划分的子阵级波束形成会产生栅瓣和栅零点;设计合理的非均匀划分方法可以有效的抑制栅瓣和栅零点,缺点是旁瓣较高和自适应性能下降。本文针对等幅平面阵提出了一种简单的非均匀划分子阵的方法,能够打乱子阵排列的周期性,有效降低了子阵级方向图的旁瓣。仿真验证了该方法的有效性。     

自适应干涉仪在机载相控阵雷达中的应用

分析了传统二端口干涉仪抑制对消杂波原理,对其对消权值进行了自适应处理,使其不依赖于惯导设备提供的载机速度信息,并给出了该方法应用于机载相控阵雷达的具体方法.通过计算机仿真实验验证了该方法的有效性,并体现了其具有一定的空时二维滤波能力,是一种简化的空时自适应处理器.该方法结构简单,运算方便,在实际工程应用中有重要的参考价值.     

宽带干扰自适应旁瓣相消的方法研究

依据自适应旁瓣相消原理,着重分析了宽带干扰信号对旁瓣相消性能的影响,针对宽带干扰影响下,主辅天线间的波程差、主辅天线通道频率特性的不一致性以及主天线旁瓣的频率敏感特性等引起的自适应旁瓣相消系统的主辅天线2通道信号的去相关作用,采用了主天线通道均衡和子带自适应相消2种方法改善带宽特性,并通过MATLAB仿真验证,仿真结果表明该两种方法均可明显改善系统的相消性能,达到良好效果。     

基于子阵结构的大孔径相控阵天线设计

在卫星通信和飞行器测控中,大孔径相控阵天线结构上采用前端模拟子阵和阵间数字波束形成相结合的方式,可以克服天线面临的时间色散问题。子阵规模通过成本和子阵色散确定,阵间波束形成采用空时二维延时滤波器结构,滤波器系数采用查找表方式获得,便于工程实现。计算机仿真验证了系统结构、子阵划分、延时滤波器设计的正确性。     

宽带相控阵测向技术研究

相控阵天线要实现宽带处理一直是一个难题,带宽宽天线波束指向会发生偏移,由于孔径渡越会引起信号发生畸变。通过对带宽影响的机理分析和无源测向机理的分析,提出了一种宽带有源相控阵测向实现方法。利用该方法可以在一定工程可实现的边界约束条件下完成宽带相控阵测向。