相控阵的两级子阵级加权方法研究

研究相控阵雷达的两级子阵级加权方法.其中第1级子阵级加权用于抑制差波束旁瓣,与Bayliss加权相比,降低了硬件成本与复杂度.第2级子阵级加权用于对和、差波束进行自适应干扰抑制.给出基于修正导向向量的方法,可有效抑制自适应方向图的旁瓣;且具有实现简单的优点,与基于预处理的方法相比有效降低了运算代价.采用修正导向向量与最优波束形成器的结合方法,提高了旁瓣抑制的灵活性;可在较好抑制旁瓣的同时,得到与最优波束形成器非常接近的SINR.仿真结果证明了所提出方法的有效性.     

基于非均匀子阵的双和/三差通道同时抑制主副瓣干扰

针对相控阵单脉冲雷达体制测角的情况,本文提出了一种降维双和/三差通道自适应同时抑制主、副瓣干扰的算法.该算法利用权值逼近的方法,在非均匀子阵上形成静态和、俯仰差、方位差、双差波束以及指向副瓣干扰方向的和波束,差波束、指向副瓣干扰的和波束作为静态和波束的辅助波束,双差波束作为差波束的辅助波束,根据维纳滤波原理通过对辅助波束的优化加权对消掉和波束中的主副瓣干扰信号及差波束中的主瓣干扰信号,设计出一种新的干扰抑制和测角跟踪算法.所提算法结构简单、测角精度高、能同时抑制主副瓣干扰且鉴角斜率无需修正.仿真实验和性能分析证明了所提算法的有效性和正确性.     

子阵级数字波束形成抗多主副瓣干扰及测角技术

对于大型的二维相扫雷达天线阵列,数字波束形成通常在子阵上完成,以减少数字接收机的数量并降低成本。基于子阵级数字波束形成,文中提出了一种改进的自适应信号处理架构,在低成本的情况下,同时抑制多个主副瓣干扰,并保持对目标的单脉冲测角精度。首先,每个子阵内部形成非自适应的波束并转化为数字输出;再利用行和列波束的分维特性,在子阵级形成自适应波束,进行干扰抑制处理;最后,分别将各个行或列波束合成为全阵列的俯仰或方位和差波束,用于目标的单脉冲测角。与传统的四通道抗主瓣干扰相比,该方法在合成和差波束前,基于子阵级数字波束完成自适应干扰的抑制。因此,充分利用了有限的自由度,挖掘了子阵级数字阵列抗同时多个主副瓣干扰的能力。还结合相控阵雷达实例,给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。总的来说,所提出的阵列信号处理架构,在降低系统复杂度和成本的同时,大大提高了雷达系统的抗干扰能力。     

子阵级和差及辅助波束联合自适应单脉冲方法

数字阵列雷达在每一个阵元后有一个接收通道,若采用全自适应处理,则计算复杂度高,难以满足实时性需求。因此,对于实际的系统往往要采用降维自适应阵列处理去解决以上问题。鉴于此,提出一种子阵级和差及辅助波束联合自适应单脉冲算法。该方法基于子阵降维情况下,利用子阵合成的高增益差波束以及若干子阵合成的指向若干副瓣干扰(SLJ)方向的辅助波束来对消主副瓣干扰。理论分析和仿真结果均表明,该方法不仅在有效抑制主副瓣干扰的同时保证了高精度的单脉冲测角能力,并且进行子阵降维处理解决了相控阵体制雷达阵元数繁多所带来的问题,便于工程实现。     

只利用一种模拟加权的子阵级和差波束旁瓣抑制方法

对于采用单脉冲技术的子阵级相控阵雷达系统,需要同时对和、差波束的旁瓣进行抑制。该文研究阵元级只用一种模拟加权,同时结合子阵级数字加权的和、差波束旁瓣抑制方法。通过构造阵列的和、差输出通道,并对假想的位于和、差波束整个旁瓣区域内的干扰进行最优自适应滤波来确定模拟加权。为改善旁瓣抑制效果,子阵级进一步采用数字加权,以逼近常规的Taylor和Bayliss加权。该方法有效地降低了硬件成本与复杂性,并充分利用了数字处理的灵活性。本文纠正了有关文献中求解模拟加权表达式中的错误,并给出了正确形式。仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

基于子阵的宽带数字恒定波束形成技术

主要研究了基于子阵的宽带恒定波束形成方法,探讨了子阵带宽、子阵大小和最大波束偏移角三者之间的约束关系,最后给出了在子阵级实现低副瓣宽带波束形成的条件。     

一种可有效降低运算代价的子阵级波束扫描的旁瓣抑制方法

在子阵级相控阵中,对于多波束形成等很多应用,需要在子阵级进行数字波束扫描。此时抑制扫描方向图的旁瓣是一个重要问题,而其关键在于构造有效的子阵级加权网络。该文将整个阵列作为一个超阵、将每个子阵作为一个超元来考虑,基于用超元方向图近似表示真实子阵方向图的处理思想,使得构造加权网络所需要的各矩阵的维数由原来与阵元数相同降低为与子阵数相同,从而可十分显著地降低运算代价;而且可得到波束形状、宽度及增益均很接近的新的子阵方向图。该方法可在一定程度上抑制子阵级波束扫描后的阵列方向图旁瓣。仿真结果证明了其有效性。     

阵列雷达最优子阵划分研究

在大型的相控阵天线中,为降低系统复杂性及应用成本,需要采用子阵划分技术对天线阵面进行最优划分。首先总结了基于子阵划分的相控阵雷达信号处理流程,在此基础上,从低副瓣的多波束、子阵级自适应干扰抑制等不同方面研究子阵划分技术。对现有子阵划分的研究途径、划分的方法以及各自特点进行研究和归纳。在抑制波束旁瓣方面,建立了求解最优子阵划分的优化数学模型;在自适应抗扰方面,分析了栅零点等影响子阵级自适应处理性能的因素。最后提出了最优子阵划分问题的进一步研究方向。     

大型阵列降维-和差多波束形成的联合优化算法

 大型、超大型相控阵列由于具有高增益、指向性强等优点得到越来越广泛的应用,数字波束形成具有抗干扰、波束切换灵活等优点,而基于大型全阵列数字波束形成需要庞大馈电网络与接收/发射通道而面临高成本、低实时性等缺点.针对此,本文提出了一种用于大型阵列的阵列降维-和差数字多波束形成的联合优化算法,该算法对大型阵列采用模拟和数字联合和差多波束形成,通过基于模拟退火、遗传算法和粒子群智能优化算法的子阵划分优化和子阵级与阵元级的和差联合加权逼近优化,保证在模拟子阵方向图内无栅瓣的同时,获得尽可能好的和差波束主副比及差波束零陷深度,且增益损失较小.最后仿真实验和性能分析验证了所提算法的有效性和可行性.     

利用稀布设计低成本单脉冲天线

根据某单脉冲天线要求,设计了一个稀布阵相控阵天线.通过对圆口径满阵阵面均匀抽取,减小了约30%的单元.在此基础上对剩余单元进行了30 dB的Taylor加权和30 dB的Bayliss加权,分别实现了和波束和方位面及俯仰面差波束,并比较了稀布阵与满阵的和差波束的方向图.仿真结果显示,该稀布阵符合设计要求,其和差波束的副瓣均高于满阵副瓣约5 dB,和波束主瓣3 dB波束宽度接近于满阵指标.该方法有效地降低了单脉冲相控阵天线的成本.