子阵级和差波束形成及测角方法研究

大型面阵采用子阵级波束形成降低了计算量和接收通道数,由于只有一套功分网络,无法有效抑制差波束的副瓣。针对单脉冲相控阵系统,在子阵级采用数字加权抑制差波束的副瓣,使用虚拟子阵差波束的加权系数对子阵级输出进行幅度修正,改善了差波束的副瓣性能。基于对称取反的子阵级差波束形成,提出了改进的基于正弦空间坐标系的和差波束测角误差曲线建立及方法,对不同频率及不同波束指向只需建分别立方位和俯仰各一条误差曲线,降低了查表运算量和数据存储需求。仿真结果验证了本文方法的可行性和有效性。     

基于DDS相位搜索的数字阵列通道幅相标校技术

在大型数字相控阵系统中,为了满足阵列增益及天线方向图特性,需要保证阵列通道的幅度和相位的一致性,而动态不一致性标校是大型阵列的标校难题。提出了一种基于直接数字频率合成（Direct Digital Synthesizer,DDS）相位搜索算法的数字相控阵通道一致性标校技术,较传统基于相关算法的标校技术,可有效降低对标校信号信噪比的要求,且可提升大规模数字阵列通道标校的效率。仿真结果表明,当信噪比等于0 dB时,采用所提算法可将幅度估计误差的均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）值控制在0.3 dB以内,相位估计误差的RMSE值可控制在1.5°以内,较传统算法的性能均提升了3倍。通过搭建样机评估系统,进一步验证了提出算法对数字相控阵通道一致性标校性能的提升。     

相控阵测控系统时频及标校信号一体化光传输设计

为了实现对相控阵测控系统不同通道间信号幅度、相位的精确加权,就必须保证时频信号和标校信号的准确传输.针对传统相控阵测控系统时频及标校信号传输网络设计存在的相位一致性差、安装复杂、价格高昂、后期维护性较差等问题,设计了一种新型时频及标校信号一体化光传输网络.实验测试数据分析和工程实例表明,该新型一体化光传输网络在性能、成本、可扩展性以及安装维护等方面均比传统设计有明显提升.随着相控阵测控系统的通道数越来越多,新型一体化光传输网络的工程优异性会更加突出.     

一维相控阵振幅-相位单脉冲测角特性分析

研究了一维相控阵天线系统幅度加权、和差波束形成机理,分析了和差波束形成器前高频幅相不平衡、和差波束形成器后中频幅相不平衡对振幅-相位和差单脉冲测角特性的影响,给出了数字接收机角误差提取方法。仿真结果表明,高频幅度不平衡使测角灵敏度下降,瞄准轴偏移;高频相位不平衡使瞄准轴有显著偏移;中频幅度不平衡使定向斜率曲线偏离理想斜率; 中频相位不平衡对测量结果影响不大。     

一种改进的U⁃V空间测角方法

两维相控阵雷达通常采用单脉冲和差波束测角实现对目标角度的测量和跟踪。对于矩形阵列，通常在U?V空间下对不同频率进行归一化，只需在方位和俯仰向各建立一条误差曲线即可完成单脉冲测角，减少了运算量和存储空间。本文针对圆形阵列无法仅用方位和俯仰各一条误差曲线进行测角的缺点，提出了一种改进的U?V空间和差波束测角曲线的建立和使用方法。该方法采用多条测角曲线迭代逼近的思想，实现简单、运算量小，能够提高角度的测量精度。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于等效和差波束的相控阵雷达宽带信号测角方法

宽带信号可通过提取目标一维像来支持目标识别等需求,在现代雷达中的作用十分重要。然而,由于多散射点目标的宽带回波特性和相控阵雷达的宽带特性,宽带信号的检测与跟踪一直未能很好地在工程上实现。实际装备的宽带脉冲一般在窄带跟踪脉冲的中间插入。在多目标和宽带需求量大的场景下,这种宽窄交替的调度方式极大增加了雷达的资源消耗,削弱了雷达多目标能力。文中提出了一种基于宽带等效和差波束的相控阵雷达宽带信号测角方法。该方法对宽带信号带内多个频点的接收和差波束做等效拟合,形成等效和差波束,进而通过等效和差波束形成宽带角敏曲线。将该方法应用于某相控阵雷达开展飞机和卫星等实际目标探测,验证了方法的有效性。     

一种用于中继卫星SMA系统在轨标校的新方法

天基测控是国际测控领域未来发展的重要方向,而跟踪与数据中继卫星系统是天基测控的典型代表。近年来,随着中低轨卫星用户数目的显著增加,中国新一代的中继卫星系统将提供SMA服务,用于完成多个用户星的测控数传任务。为了实现良好的波束形成,必须对SMA相控阵天线进行在轨标校。目前已有的星载相控阵天线标校方法中,REV法不需要增加额外设备、实用性较强,获得了更广泛的研究,但其只适合在时间与硬件资源较宽松的条件下应用。为了提高SMA系统的使用效率,节省标校时间,提出了一种新的基于正交四相旋转的标校方法,该方法通过对接收信号的功率方程进行降维反演,能在保精度的前提下快速完成中继卫星SMA系统的在轨动态标校,标校时间远小于REV法,因此更有利于在工程实践中应用。     

一种用PN码校正相控阵天线通道误差的新方法

为了校准相控阵天线通道间幅相误差,实现精确的数字波束形成,给出了一种用伪噪声序列(PN)码作为校准测试信号的在线校准方法(校准和通信可同时进行)。该方法由特定的校准站发送校准测试信号,被天线各阵元接收,并通过存在误差的各通道,在接收端用与发端相同的PN码作为本地信号与接收信号逐通道做相关运算,对各通道的相关峰值做比较可求出校准矢量进而完成校准。仿真结果表明,该方法可以有效校准相控阵天线通道间的幅相误差,校准后的波束方向图接近理想的波束方向图。     

基于信号子空间处理的和/差波束干涉SAR/GMTI技术研究

该文研究了和/差波束干涉SAR/GMTI技术在通道不平衡条件下地杂波对消问题.文中阐述了和/差波束干涉SAR/GMTI的原理,推导了理想条件下地杂波空域对消因子.实际系统中,由于存在通道幅相不一致等误差,直接空域对消并不能有效抑制地杂波.该文研究了基于信号子空间处理的和/差波束干涉SAR/GMTI方案,通过二维信号子空间处理自适应地校正通道误差,进而对地杂波进行空域对消.仿真实验表明该方案对系统误差的敏感度显著下降,具有很好的鲁棒性,更适合于工程实施.     

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。     

有源相控阵雷达天线实时校正方法

针对有源相控阵天线的超低副瓣、高增益及精确波束指向等性能的实现进行分析研究。首先分析一般相控阵雷达天线及其校正耦合网络的结构,并对实时校正的原理以接收校正为例进行详细的阐述,最后通过某有源相控阵雷达天线实测数据验证该方法的有效性及可行性。     

星载DBF Tx射频通道幅相误差校正

为了实现精确的多波束形成,该文提出了一种补偿卫星通信多波束系统发射通道幅相误差的校正方法,该方法在发射通道中同时注入多路正交码变换的校正测试信号,通过接收多路发射机的输出信号和,在基带校正算法单元利用正交码的时间相关性和IDFT并行处理的方法,同时得到多路射频通道的校正因子,并对得到的校正因子进行了归一化处理,消除了对通道中非线性器件的影响.仿真结果表明,该方法可以有效地补偿射频通道间的幅相不一致性,校正后的波束方向图接近理想的波束方向图.     

机载相控阵雷达和差通道地面杂波功率谱分析

本文采用沿距离门一等多普勒线区域积分求杂波功率的方法，通过建立和差波束天线方向图模型，对机载相控阵雷达在常规脉冲高、中、低脉冲重复频率（ＰＲＦ）时和差通道的地面杂波功率谱进行了研究，分析了杂波功率谱受载机速度、ＰＲＦ、脉冲宽度、波束指向等参数影响的变化规律．分析结果对机载相控阵雷达杂波模拟和雷达信号处理都有实际应用意义。     

相控阵发射系统中幅相校准方法研究

提出了一种相控阵发射系统中闭环幅相校准开关阵的方案。从工程实现的角度介绍了校准开关阵的设备组成、特点和性能,论述了相控阵发射系统中幅相校准的原理、分类和实现方式,并详细推导单信道实现幅相检测的算法。该算法利用同一信道幅相误差稳定的特点,建立多组功率测量值的方程,并联立求解出各通道相对基准信道的幅度差和相位差。理论分析和工程实践均验证了该方案的有效性和实用性。     

C波段高密度集成瓦片式数字相控阵天线

随着相控阵技术的快速发展,数字相控阵系统对小型化、集成化、宽带化有了更高的要求。本文提出了一种收发全数字波束形成的新一代相控阵方案,研制了一套16通道的高集成度数字相控阵系统样机并完成了法向方向图测试。该方案采用高集成度射频前端,片内集成收发通道和频率合成器,相比传统分立器件方案更加紧凑。阵列整体采用瓦片集成方式,通过高密度垂直互联将天线阵面、校准网络、收发信道、波束形成器进行纵向集成,具备集成密度大、剖面低、通用性强、宽带特性好、易于扩展等诸多优点,具有良好的实用价值。     

相控阵天线的通道误差对数字波束形成的影响

为了研究相控阵天线的通道误差对数字波束形成的影响,首先对通道误差进行了建模,并推导得出通道间幅度误差对波束指向的影响不大,但会使波束方向图的主瓣增益降低,旁瓣电平升高;相位误差不仅会使波束主瓣增益降低,旁瓣电平抬高,还会引起波束指向偏差,最后用Matlab对此结论进行了仿真验证。     

通道误差对波束形成性能的影响分析

阵列信号中通道误差的存在会影响波束形成算法的性能,使其不能正常工作。通过对通道间及通道带内幅相误差建模,分析其对波束形成的影响。通过对波束形成算法理论分析并结合实际应用情况,通道间幅相误差影响波束形成的波束幅度,不影响波束相位;通道带内幅相误差,会同时影响波束幅度和波束相位。本文给出通道带内误差的校正方法,通过计算机仿真证实本文所分析结果的正确性。     

两维DBF相控阵雷达的通道误差与通道均衡

阵元位置误差、阵元间互耦的影响、接收机通道的频率响应的差异都直接影响着雷达阵列信号处理的性能。有效地校正由上述因素产生的误差以获得良好的天线副瓣电平和信号处理能力,一直是人们着重研究的课题。本文针对两维DBF相控阵雷达,探讨窄带情况下通道误差对系统的影响和通道均衡的方法。