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。

     

多联骨牌子阵天线阵列的波瓣性能研究

在相控阵天线阵面设计中,为降低系统复杂性及工程成本,通常采用子阵技术来实现。同时,为了较好地抑制栅瓣,文中引入了多联骨牌子阵,给出了两种采用不同子阵结构和排列方式的天线阵列,并对有限视场下的扫描特性进行了仿真。通过对仿真结果进行对比和分析研究,验证了多联骨牌子阵实现阵列方向图低副瓣的有效性。最后,提出了采用多联骨牌子阵进行天线阵列设计需要进一步研究的方向。     

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。     

域子阵分解数字化阵列雷达的时空自适应处理

鉴于现役雷达系统硬件的限制，大型相控阵雷达的数字式自适应波速形成通常在子阵上完成。从长远观点来讲，技术进步将使得研制“子阵数字化阵列雷达”（EDAR）成为可能，尽管这未必导致自适应处理一定要在子阵上来完成，自适应处理计算要求很高，随数字通道数量的立方而变化。因此，它将限制所用数字通道的数量。但是，如果对子阵进行数字化，就可随意地选择“自由度”（DOF）较低的方案，以使自适应波0束形成的性能最佳化。现已表明，使用“域子阵分解”（DF）的DOF较低方案可在载机截获强杂波（AI）的环境中改善其性能[2,3,4]。在本中，我们把在[2]中论述的DF技术扩展到“时空自适应处理（STAP）”，并论证了由于主波束和强、弱杂波所导致的模糊慢速运动目标的探测。     

子阵及栅瓣问题分析

由于数字波束形成(DBF)的诸多优点,其已广泛地应用到相控阵上。介绍了DBF的基本原理及划分方法,并分析了不同划分方法的优缺点,最后以一维线阵为例,阐述了子阵划分带来的影响。     

子阵协同作用的波束形成技术研究

针对平面相控阵天线波束响应随扫描范围扩大急剧下降的问题,提出了一种子阵协同作用的波束形成方法,通过该方法可以改善相控阵天线的低仰角性能,扩大相控阵天线的作用空域。介绍了一种子阵协同作用下的相控阵天线阵列,对其协同作用的波束形成进行了仿真分析。构建了该相控阵天线的试验测试环境,通过试验测试验证了该方法的可行性及正确性。     

机载X 波段圆口径平面阵列天线的子阵划分研究

针对机载X 波段圆口径相控阵天线,文中提出了五种典型子阵划分方法,以解决相控阵天线瞬时宽带工作时宽角扫描波束色散的难题,同时,实现指向角偏差、第一副瓣电平、增益、平均副瓣电平、最大副瓣电平等典型参数性能最优化;在仿真分析基础上,总结了子阵划分方法与天线性能之间对应关系。     

平面数字阵列雷达的子阵级波束形成算法

大规模平面数字阵列雷达因为其优点得到广泛应用,但其全自适应处理实现困难,实际中广泛采用部分自适应处理,子阵结构就是其中的一种重要方法。该文针对有幅度加权的均匀平面阵,以各子阵噪声输出功率相等为原则进行非均匀邻接子阵划分,并通过归一化算法保证各子阵噪声功率相等,进而对平面阵子阵结构的波束形成性能进行了研究。计算机模拟仿真结果表明,该子阵结构的二维相扫和一维相扫的自适应方向图保形良好,可以达到与全自适应相接近的干扰抑制性能。     

有源电扫阵列雷达集成系统设计的子阵级仿真

本文概述了一种有源电扫阵(AESA)雷达系统的整体仿真。机载雷达环境仿真(ARES)工具已研制，代表从雷达环境子阵级所发出的信号。这一数据形成测试台仿真的输入，此测试台仿真能开发出信号处理算法，特别是运用了子阵信号的自适应波束形成(ABF)和空-时自适应处理(STAP)技术。本文还例举了仿真的输出，最后讨论了运用仿真进行雷达系统设计和开发的原理和方法。     

线阵数字波束形成技术

在自适应数字波束形成应用于抗干扰之前通常采用低副瓣技术克服干扰对接收机性能的影响,常用的低副瓣方法有幅度加权和唯相位加权。唯相位加权降副瓣方法的工程实现比较容易,通过控制移相器即可实现。研究了唯相位降副瓣的方法,并给出了仿真结果,然后在此基础上进行了自适应数字波束形成。仿真结果表明低副瓣和自适应数字波束形成相结合可以达到很好的抗干扰效果。     

FPGA在相控阵波束控制器中的应用

相控阵雷达波束控制器是相控阵雷达的重要组成部分。介绍了分布式波束控制方法,在此基础上应用FPGA（现场可编程门阵列）芯片进行了相控阵16单元子阵波束控制器的设计仿真。基本思想是先脱机计算得到子阵中各个移相器的控制码数据,并将控制码编写成查找表,利用FPGA嵌入式存储块实现查找表。在QuartusⅡ6．0平台下利用VHDL语言对控制电路编程仿真,并下载到芯片中,实现扫描和跟踪模式下对各个移相器的布相。利用FPGA芯片可以降低外围电路的复杂度,有效降低电路引脚数量,提高高频时的可靠性,易于设计修改和维护。仿真结果表明了设计的可行性。     

相控阵雷达中的自适应搜索研究

本文研究了相控阵雷达中的自适应分区搜索算法及性能.首先,推导了最优分区搜索性能及其与均匀搜索性能的关系,分析了目标强度估计误差对最优分区搜索性能的影响;然后,分别研究了平稳目标分布和非平稳目标分布环境下的自适应搜索方法、最优参数和性能.     

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.     

基于Hausdorff距离的相控阵雷达波束指向侦察方法研究

针对相控阵雷达航迹欺骗干扰存在的难以确定主波束指向的问题,提出利用相控阵雷达波束扫描时旁瓣的变形对主波束指向进行侦察的方法.首先定性分析了旁瓣变形与主波束指向的关系,证明了这种方法的可行性,之后利用曲线相似原理,对旁瓣的变形进行测绘与识别.针对侦察中存在的方向图难以确定的问题,提出利用先期侦察信息通过计算确定粗略的天线方向图,之后利用微似比在计算方向图的基础上确定主波束指向的角度范围,最后利用Hausdorff距离在这一角度范围内再精确确定主波束的指向,仿真结果表明了这种方法的有效性.     

超宽带相控阵天线的低副瓣设计

探讨了在超宽带相控阵列天线上实现低副瓣的工程设计方法,提出了采用多阶量化幅相加权的方法实现发射阵和接收阵的低副瓣设计,并在一维线阵上给出了优化设计结果。结果显示该方法具有较好的低副瓣特性及工程应用参考价值。     

机载相控阵雷达近程杂波抑制新方法

针对机载相控阵雷达近程杂波抑制,提出了利用俯仰和差波束进行空域滤波的自适应算法。为消除近程杂波距离依赖性对杂波抑制性能的影响,该算法在不同的距离单元分别形成不同的俯仰和差波束;与目前的单元空域俯仰滤波算法相比,降低了自适应权的维数和计算复杂度。由于该算法仅利用雷达收发的第一个填零脉冲回波作为计算自适应滤波权系数的样本数据,避免了远程杂波对自适应权系数的影响。仿真实验证明,在无外界强干扰的情况下,新算法可以将近程杂波完全抑制。     

旋转超级子阵在车载机动式雷达天线中的设计应用

首先,概要分析了非周期排布天线的形式,分析了美国地基雷达原型机(GBR-P)天线波束性能;然后,结合一个工程实例,介绍了旋转超级子阵在车载机动式雷达天线中的设计方法,并进行仿真分析计算;最后,给出了实测结果,与仿真结果相互吻合,具有一定的工程指导意义。     

机载相控阵雷达降维STAP信号处理机的设计

由于巨大的运算量和其他技术问题的存在，空时二维联合处理（STAP）技术的实现必须进行降维处理。文中设计了一种先时后空白适应级联降维处理信号处理机。该信号处理机主要由预处理、通道处理、STAP波束形成和多CPU等模块组成，主要完成通道校正与均衡、动目标显示、数字脉冲压缩和多普勒滤波、STAP波束形成和恒虚警率检测，以及解模糊的功能。