针对线性调频信号的宽带宽角相控阵发射波束形成方法

以线性调频信号为例,揭示窄带相控阵在大孔径宽扫描角情况下不能有效发射宽带高分辨信号的实质。针对线性调频信号,提出2种宽带宽角相控阵发射波束形成新方法,给出了实现示意框图。新方法采用时域数字处理,与时域采用抽头延迟线的FIR滤波器波束形成方法和频域DFT波束形成方法相比,文中方法简单、所需设备量少、易于工程实现。     

基于匹配处理的相控阵数字波束形成方法

在大孔径宽扫描角相控阵情况下,利用窄带相控阵不能形成宽带高分辨信号,提出一种基于匹配处理的宽带宽角相控阵数字波束形成方法。该方法采用时域数字处理,将宽带信号经匹配处理后变换到数字域,在窄带条件下进行数字波束形成。理论分析和仿真结果验证了其有效性。与实时延迟线波束形成方法和频域DFT波束形成方法相比,基于匹配处理的相控阵波束形成方法既不需要延时器和移相器,也不需要高速A／D转换器和高速数字信号处理,所需设备量少,易于工程实现。     

宽带宽角数字阵列雷达发射波束形成技术

在大扫描角的情况下,大孔径相控阵采用移相方法发射不出去宽带高分辨波形。宽带相控阵波束形成通常采用模拟时延单元,但它的量化误差及硬件的高代价阻碍了进一步应用。在基于子阵划分和发射为线性调频信号的前提下,提出了宽带数字阵列雷达发射波束形成方法,同时给出了几种实现框图并对性能进行分析。最后,计算机仿真结果证实了给出的几种宽带数字阵列雷达发射波束形成方法具有易于实现和良好的性能。     

基于微波光子收发共用真时延网络的相控阵波束合成

针对相控阵雷达宽带宽角波束扫描普遍存在的孔径渡越和波束倾斜的问题,提出了一种基于微波光子技术的相控阵波束形成网络系统,该系统采用收发共用的延时方式,在保证收发波束指向高度一致的同时也减少了系统的设备量。建立了16通道的收发共用的波束扫描系统进行实验验证,实现了X频段范围内的±30°的收发波束扫描,不存在波束倾斜现象,接收和发射波束指向高度一致,结合雷达系统分时收发工作的特点,可有效提升相控阵雷达系统的扫描探测能力。     

宽带数字波束形成雷达的高精度延时补偿新方法

采用宽带信号的相控阵雷达可获得很高的距离分辨率,将广泛用于下一代多功能雷达系统中。传统窄带相控阵体制很难解决宽带相控阵雷达的空间色散和孔径渡越问题,尤其在宽带相控阵雷达做宽角扫描时,必须在阵元或子阵间使用精确的时延补偿。文中提出了一种实现高精度宽带相控阵延时补偿的新方法。该方法采用一种有效的可变分数延时滤波器新结构,即泰勒结构。该结构相对于传统的Farrow结构的主要优点是减少了乘法器和加法器的数量,降低了可变延时滤波器系数的计算难度。试验证明,新的方法能实现精确的宽带波束扫描,可应用于接收和发射数字波束形成的工程实现。     

有效的宽带宽角发射干扰置零新方法

相控阵雷达采用宽带技术是雷达发展的必然趋势。而抗宽带干扰技术是宽带相控阵雷达必须解决的问题,该文针对发射信号为线性调频信号,提出了一种宽带宽角发射波束形成新方法。该算法在已精确估计出信号和干扰方向的前提下,把窄带权和宽带权相结合形成最优权。该方法能在保证距离高分辨特性的前提下,在干扰方向形成较宽凹口,文中给出了实现框图并仿真证实了该方法的有效性。     

超指向性相控阵列波束形成设计与实现

超指向性相控阵列设计要求阵列具有高指向性,基于对平面阵波束形成与指向性的理论分析,提出了矢量分解阵列设计,使波束形成的方法得到很大的改进,并实现相控阵系统中各阵元发射和接收相位的精确控制.     

二次下变频实现宽带数字波束形成

宽带相控阵宽角扫描波束形成中,常用模拟延时线技术解决复包络偏移问题,但硬件的高代价阻碍其实际应用。本文在基于跟踪状态及发射线性调频信号的假设下,提出一种二次下变频方法实现宽带数字波束形成,本方法首先对阵元级接收数据进行模拟混频实现去斜,数字域再进行二次下变频,相位补偿后实现波束形成,最终通过傅氏变换获得散射点信息。     

相控阵雷达发射波束自适应零点形成方法研究

对相控阵雷达的发射波束自适应零点形成问题进行了研究.给出了一种适合发射波束自适应零点形成的性能量度,利用Lagrange乘子法得到了最优发射波束的权值矢量.还给出了计算最优权值矢量的算法.仿真结果表明本文的方法是非常有效的.     

智能天线系统的宽波束形成技术研究

在使用智能天线的无线通信系统中,通常采用覆盖全小区的宽波束发射广播、导频等信道,要求在覆盖的扇区范围内宽波束的增益波动较小并且各天线单元的发射功率基本相等.该文提出了一种基于全小区覆盖的宽波束形成方法.研究表明,该方法具有稳健性高、估计性能良好、易于工程实现等优点.     

Wideband Capon Beamforming for a Planar Phased Radar Array with Antenna Switching

A wideband beamforming algorithm for estimating the azimuth angle, elevation angle, velocity, and range using a planar phased radar array with antenna switching is proposed. It uses the time-variant steering vector model. Simulation results illustrating the performance of the proposed beamformer are presented.     

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。     

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。     

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.     

一种有效的宽带宽角相控阵接收干扰置零新方法

采用拉伸处理可以在目标方向形成接收主瓣,并能降低宽带宽角相控阵雷达接收信号的带宽,易于工程实现.为了在干扰信号功率远大于目标回波信号功率时获得较大的输出信干比,提出了一种宽带干扰置零新方法.在干扰离目标的空间角度间隔较大时,能在干扰方向准确形成零陷,新方法窄带权系数的零点约束角度会偏离实际干扰方向.偏移方向与信号形式有关,而偏移角度大小与雷达信号相对带宽、干扰离目标的空间角度间隔有关,其值在信号参数给定后可通过离线估计得到.计算机仿真结果验证了新方法的有效性.     

宽带光控阵多波束超分辨测向算法

为了解决多信号并存时多波束系统的测向问题,针对宽带光控阵幅度加权和时延控制的多波束形成方式,提出了一种宽带波束域超分辨测向算法。建立了宽带光控阵多波束数据模型,首先将接收数据变换到频域,进行频谱分析,然后选择较大信号频率分量分别进行超分辨谱估计,最后将各频点估计结果融合得到最终的估计值。分析了波束参数的选取,包括波束数目、波束间隔以及幅度加权方式对算法性能的影响。算法能够分辨同时达到多波束系统的多个信号,仿真实验验证了算法的有效性和正确性。      

Wideband Blind Source Separation Algorithm Based on Beamforming

As the problem of array mixing model of wideband signals cannot be solved by conventional blind source separation algorithms, an improved algorithm based on beamforming is proposed in this paper. First, the received signals are transformed into time–frequency domain, and the delays of source signals are estimated. Then, the received signals are compensated with the estimated delay in frequency domain. Finally, the desired signal is acquired by using Frost wideband beamforming algorithm. Due to adopting the new methods of single source point extraction and delay estimation, the complexity of the proposed algorithm is reduced. Pre-steering delay is used in frequency domain to eliminate the compensation error when the delay is not an integer multiple of the sampling interval, which improves the separation performance significantly. The simulation results show that the proposed algorithm can adequately solve the problem of delay mismatch and achieve wideband blind source separation effectively. The existing algorithms are mostly fail for frequency hopping signals when there are numerous overlapping time–frequency points. In this case, the proposed algorithm still has good separation performance.