基于分数时延的宽带数字阵列波束形成

对于宽带数字阵列雷达,传统的波束形成方法会导致天线波束扫描不准和主瓣展宽,为此需要使用时延补偿单元取代传统窄带相控阵中的移相单元。为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,引入分数时延滤波器。通过对一种分数时延滤波器设计方法及宽带数字阵波束形成原理的分析,提出针对有载波宽带雷达信号的接收波束形成实现结构。仿真结果表明了该方法的有效性,与传统波束形成方法相比,其性能与理想延时更接近。     

基于子带化的宽带数字波束形成延时补偿新方法

采用宽带信号的相控阵雷达可获得高的距离分辨率,但也面临挑战:宽带数字波束合成和自适应抗干扰。典型的宽带自适应数字波束合成架构中,首先,在基带采用分数延时滤波器实现多通道的延时补偿;然后,将宽带信号分解为许多子带,在每个子带内做传统的窄带自适应数字波束合成;最后,合成为宽带波束输出。该信号处理方法,在宽带条件下,通过宽带延时补偿实现了精确的波束指向,取得了较好的抗干扰性能。文中基于子带化方法,提出了一种新的架构,将延时补偿合并到窄带波束合成中,即用窄带的附加相移,代替了原有的多通道延时补偿单元。结果是该架构中不再需要分数延时滤波器,大大降低了计算量节约硬件资源。同时,仍然保证了宽带阵列雷达波束的精确指向。结合相控阵雷达阵列实例,文中分别采用传统架构及所提出的新架构完成宽带波束合成,给出仿真结果以供对比,证明了新架构的有效性。     

双曲结构VFDF雷达干扰宽带多波束形成技术

采用一种高效的双曲结构可变分数延时滤波器（V FD F ）实现了宽带波束形成,可以在不改变滤波器系数的情况下改变波束指向,并采用这种可变分数延时滤波器实现了雷达干扰宽带多波束形成,通过共用子滤波器减小了硬件开销。     

基于Farrow结构的分数时延滤波器

在宽带数字阵列雷达的波束形成中,传统的窄带移相方法存在主瓣展宽和扫描不准的情况,为此现阶段多采用实延时（TTD）补偿单元来代替移相器。模拟时延补偿存在诸多缺点,为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,引入声纳学中广泛使用的Farrow结构来实现时延滤波器;为降低FPGA资源消耗,引入滤波器的系数求取优化方法;为提高速度,提出了Farrow结构的优化方法。仿真以及实际运行结果都表明了该方法的有效性,与传统移相方法相比,更适用于数字阵列雷达T/R组件。     

2010基于Farrow结构的分数时延滤波器

在宽带数字阵列雷达的波束形成中,传统的窄带移相方法存在主瓣展宽和扫描不准的情况,为此现阶段多采用实延时(TTD)补偿单元来代替移相器.模拟时延补偿存在诸多缺点,为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,引入声纳学中广泛使用的Farrow结构来实现时延滤波器;为降低FPGA资源消耗,引入滤波器的系数求取优化方法;为提高速度,提出了Farrow结构的优化方法.仿真以及实际运行结果都表明了该方法的有效性,与传统移相方法相比,更适用于数字阵列雷达T/R组件.     

基于全通型分数时延滤波器的数字阵列宽带波束形成

对于宽带数字阵列雷达,由于孔径效应和孔径渡越时间影响,传统的窄带波束形成方法会导致天线波束指向不准和主瓣展宽,为此需要使用时延补偿单元取代传统窄带相控阵中的移相单元。为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,可以引入分数时延滤波器。采用最小二乘法设计全通型分数时延滤波器,与群延迟最大平坦法相比较,该法灵活性更高,通过MATLAB仿真进一步验证了所设计滤波器的有效性和正确性。     

基于子阵时延的数字阵列宽带波束形成

数字阵列雷迭是雷达发展的重要方向之一。在宽带信号下,由于孔径效应影响,传统的波束形成方法会导致天线波束指向不准和主辩展宽,为此需要使用时延补偿单元取代传统窄带相控阵中的移相单元。文中以均匀线阵为模型,分析了瞬时带宽理论,并引入了分数时延滤波器的时延方法,实现数字阵列收发传输时延的精确补偿。仿真结果表明：在线阵中,对每个子阵采用分数时延滤波器进行数字波束形成,有效地解决了宽带信号波束图指向偏移,主瓣展宽的问题。     

基于Farrow滤波器的宽带数字波束形成技术研究及实现

为获得更高的分辨率,以满足目标识别或精确定位的需要,雷达往往采用宽带信号。对于宽带数字阵列雷达,相同的时延不同的频率会带来相移的不同,窄带波束形成通过相位补偿达到补偿时延的方法会导致宽带波束方向图畸变。为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,引入分数时延滤波器。并给出了一种基于Farrow滤波器的宽带数字波束形成系统设计方法。     

一维超宽带阵列天线时域波束扫描分析

宽带雷达作为一种新体制雷达,具有优越的反隐身能力、强的抗干扰能力、极高的距离分辨率等诸多优点.相对于传统相控阵雷达,超宽带雷达采用实时延时技术替代传统的移相器进行波束控制.该文章基于超宽带雷达相关理论进行了时域超宽带阵列天线波束扫描研究.采用对拓维瓦尔迪天线设计了四单元均匀直线超宽带阵列并进行了时域仿真及实验测试.结果表明,该阵列在X-Z平面可以实现±40°的波束扫描.阵列规模由天线单元间距决定,通过精确仿真分析天线单元间距使波束合成效果达到最优化.阵列的峰峰值方向图仿真验证了时域波束扫描理论是可行的,同时论证了实时延时技术可以被集成到时域雷达中以实现实时扫描.     

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。     

宽带相控阵雷达的波控系统设计

宽带相控阵雷达要求波控系统不仅能完成窄带方式下的移相控制,还应具有宽带方式下的延时控制,实现雷达系统高分辨探测.文中采用了"广播式传输、分布式运算"的波控系统方案,设计了基于数字信号处理器(DSP)的波束控制器,完成波束的实时运算和相位控制,在子阵级和单元级实现了宽带方式下延时控制算法,并在工程上得到了验证.     

光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术

本文讨论了光控相控阵雷达的原理和发展现状,介绍了光控技术在宽带宽角扫描相控阵雷达中的应用和优点,详细阐述了不同光实时延迟线(OTTD)的主要构成原理和技术特点,讨论了雷达微波信号的光调制技术和探测技术现状,指出了光控相控阵雷达技术可能的应用方向.文中重点讨论了光控相控阵雷达实现中需解决的关键技术,包括总体设计方案中的系统指标分配,雷达阵面结构设计时光器件温度特性的考虑,微波信号光纤传输中的幅相一致性、动态范围、非线性相位等,OTTD设计加工中的波束切换时间、插入损耗、隔离度、延时精度等.针对OTTD加工中难免存在的加工误差,文中提出了子阵OTTD与阵元移相器联合波控的方法.     

宽带相控阵天线波束控制算法分析与优化

宽带相控阵天线在瞬时宽带工作模式下,天线方向图的波束指向将不可避免地出现色散现象,可在天线单元或子阵级采用延时器以改善色散问题。针对延时器、移相器控制码的计算方法,文中在延时剩余法的基础上,提出了中频随动法和自适应最小步长两种新算法。两种算法不仅具有更好的适应性,而且能够改善天线宽带方向图性能。     

Radar wideband digital beamforming based on time delay and phase compensation

In conventional phased array radars, analogue time delay devices and phase shifters have been used for wideband beamforming. These methods suffer from insertion losses, gain mismatches and delay variations, and they occupy a large chip area. To solve these problems, a compact architecture of digital array antennas based on subarrays was considered. In this study, the receiving beam patterns of wideband linear frequency modulation (LFM) signals were constructed by applying analogue stretch processing via mixing with delayed reference signals at the subarray level. Subsequently, narrowband digital time delaying and phase compensation of the tone signals were implemented with reduced arithmetic complexity. Due to the differences in amplitudes, phases and time delays between channels, severe performance degradation of the beam patterns occurred without corrections. To achieve good beamforming performance, array calibration was performed in each channel to adjust the amplitude, frequency and phase of the tone signal. Using a field-programmable gate array, wideband LFM signals and finite impulse response filters with continuously adjustable time delays were implemented in a polyphase structure. Simulations and experiments verified the feasibility and effectiveness of the proposed digital beamformer.     

宽带相控阵雷达Stretch处理孔径渡越时间数字补偿技术

本文分析了宽带相控阵雷达采用线性调频(LFM)信号时孔径渡越时间对波束指向的影响,给出了经典的时间延时单元(TDU)补偿方法,针对用线性调频信号Stretch处理特点,提出了采用全数字方法实现孔径渡越时间补偿的方法,实验与模拟结果表明本文提出的方法是有效的.     

频率步进相控阵雷达原理与实现方案的研究

宽带相控阵雷达是当前雷达技术的发展方向之一;瞬时宽带相控阵雷达的带宽受孔径渡越时间的限制,会造成雷达波束指向的变化。由于频率步进信号是一种瞬时窄带、合成宽带的雷达信号,可以通过脉间配相的改变解决孔径渡越时间、波束指向变化等问题。文中提出了频率步进宽带相控阵雷达的基本原理,并给出了几种频率步进相控阵雷达的实现方案。     

基于CIC 内插时延的宽带数字阵列波束形成

针对宽带数字阵列采用传统窄带波束形成方法导致的方向图指向偏移、主瓣畸变问题,提出了一种基CIC内插的时延补偿方法。该方法不仅通过内插的方式实现宽带数字阵各个阵元时延的精确补偿,而且所需的乘法运算次数不随数字阵列合成波束数的增加而增加。仿真结果表明:该方法应用于宽带数字阵列多波束形成时,处理性能与基于分数时延滤波方法相当,但需要的乘法运算次数明显少于后者,因此具有很好的工程实现价值。     

基于DSP的高速相控阵波束控制器设计

介绍了基于数字信号处理器(DSP)的宽带延迟线相控阵波束控制器设计方案,提出了一种快速计算波控码的新方法。该方法引入了阵内相位差数据表格,规避了移相值计算涉及的三角函数、除法和浮点运算等复杂计算流程,适于在定点DSP运行。通过计算波束控制码和快速布相,改变了宽带延迟线的真延时,实现了宽带相控阵发射系统的大空间角度波束扫描。