全空域相控阵测控系统波束形成分析

全空域相控阵测控系统作为下一代地基航天测控系统发展趋势,其系统架构和波束形成等关键技术值得深入研究。介绍了全空域相控阵测控系统实现方案,分析比较了3种备选波束形成方法。在此基础上,对共形球面阵波束形成技术进行了分析与仿真,仿真结果验证了系统波束形成设计思路。     

全空域多目标测控天线技术研究

航天技术的快速发展使得在轨飞行器的数量迅速增长,传统上基于抛物面天线的测控技术已经不能满足未来全空域内同时多目标测控的需求,为此,提出了一种解决方案,采用共形阵列天线和数字多波束形成技术,在全空域内同时形成多个波束,每个波束指向一个测控目标,实现同时对多目标的测控。根据提出的方案,研制了原理样机,进行了外场试验,结果表明样机的功能和主要技术指标与设计相符合,证明了技术方案的正确性。     

全空域多目标测控天线波束合成的频响特性

为了控制全空域多目标测控天线波束合成对全空域多目标系统设计的影响，研究了数字波束合成后的信号频响特性。通过分别对天线子阵以及所组成的球面阵进行数学建模，仿真得到相应波束的幅频特性、相频特性与群延迟特性，并分析了其变化原理。分析结果表明，全空域多目标测控天线波束合成频响特性与阵列流形、相控方式和扫描方式有关。研究结论可用于指导全空域多目标测控系统的设计。     

全空域球面数字多波束天线波束控制方法研究

为适应全空域导航星座的管理需求,提出了一种全空域球面数字多波束天线系统的方案,在全空域内同时形成多个波束,实现同时多目标测控。针对球面阵列天线波束控制问题,提出了"波束滑动扫描"算法,研究了球面阵波束交叉过渡、功率增强的方法。通过对波束方向图的仿真分析,验证了波束控制方法的可行性和正确性。     

新型靶场全空域全数字相控阵测控系统设计

针对后续靶场多发齐射等新型试验任务的测控保障需求，提出了基于全空域覆盖多频段综合孔径天线阵列、分布式数据采集与传输、多功能通用“资源池”为基础的新一代靶场多功能综合测控系统。针对靶场遥测常用的S频段和安控常用的P频段，给出了双频段共阵面全空域覆盖相控阵的具体实现方式，并仿真分析了核心指标。仿真结果表明，全空域增益波动在1 dB内，第一副瓣电平均小于-13.0 dB。此外，该系统架构具有可扩展性。     

全空域球面相控阵波束形成器的优化设计

针对目前全空域球面相控阵测控系统工程应用中波束数量、信号瞬时带宽等数字波束形成器性能和复杂度难以兼顾的问题,分析了常规波束形成方法在基于半球形结构的S频段大型共形天线阵列工程应用中的局限,给出了一种基于子阵划分的宽带数字波束形成器优化设计方法,通过优化幅相和时延补偿方式,使算法不受子阵尺寸限制,工程实现复杂度较低。系统建模和仿真验证表明该方法可以获得良好的瞬时带宽性能,具有较好的工程应用价值。     

全空域多目标测控天线零点约束方向图综合方法

针对全空域多目标测控天线相互干扰的问题,提出了一种基于零点约束的全空域多目标测控天线方向图综合方法.该方法对多个干扰目标方向进行零点约束,求取逼近给定方向图的最优权矢量的闭合解,生成具有干扰抑制能力的优化波束方向图.仿真结果表明,所提方向图综合方法在维持原有给定方向图特性的前提下,可在多个方向形成有效零点.在等效2m口径全空域多目标测控实物天线对该方法开展试验验证,结果表明在干扰方向抑制能力大于60 dB,证明了方法的正确性.     

全空域球面相控阵测控系统角跟踪方法概论

全空域球面相控阵测控系统是一类新的测控系统.在介绍该系统角跟踪技术特点的基础上,概述了角跟踪系统设计方法以及单脉冲角跟踪、圆锥扫描跟踪、变口径跟踪、多目标跟踪和过顶跟踪等技术,可供该领域相关人员参考.     

全空域球面相控阵测控系统的一种过顶跟踪方法

针对球面相控阵天线在跟踪高仰角过顶的动态目标时因方位角跳变引起的跟踪中断问题,提出了一种基于坐标系旋转的过顶跟踪方法。仿真表明,该方法很好地满足了相控阵天线角跟踪设计需要,能有效解决球面阵天线高仰角的跟踪过顶问题。目前,该方法已经成功应用于工程项目。     

数字波束形成的实验研究

简要介绍了数字波束形成和正交相干检波的基本原理，以具体4X4单元的多波束平面阵天线原理样机为背景，阐述了在欠采样、正交相干检波、数字波束形成技术等方面进行的实验研究，给出了原理样机设计过程中的计算机仿真结果和实验结果，以及原理样机的组成、实现方法和测试结果。     

数字多波束天线测试研究

探讨数字多波束天线的测试方法,对于数字多波束天线远场、近场测试的基本原理及优缺点进行了研究。详细分析了近场环境下数字多波束天线测试误差,研究了误差消除的方法。通过对误差的修正,得到较好的测试效果,从而得出数字多波束天线在近场测试结果完全可以代替远场测试的结论。     

基于相控阵的全空域多目标测控天线分析

基于抛物面天线的测控系统,已经不能满足全空域内同时多目标测控的需求。针对单站全空域多目标测控中存在的问题,提出了基于球面相控阵的全空域多目标测控天线体制。比较了全空域多目标相控阵测控天线形式,在研究球面相控阵天线原理的基础上,对辐射单元及子阵布局进行了分析与设计,对波束合成后的天线方向图进行了仿真。结果表明:基于球面相控阵的全空域多目标测控天线能够有效解决未来全空域多目标同时测控的需求。     

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。     

一种基于FPGA的B超数字波束形成技术

论述了一种运行在FPGA芯片上应用于B超的全数字波束形成技术。采用孔径变迹、幅度加权变迹和动态变迹相结合的综合变迹技术和动态聚焦技术,两种技术均形成直观的数学模型,在FPGA上的实现方法类似,先将数学模型数字化,然后计算出数据表存入ROM,运行时将ROM中提取的数据与输入数据进行运算,即可得到预期的输出数据。在Matlab仿真和样机测试中达到了很好的抑制旁瓣和动态聚焦效果,提高了波束形成的精度。     

基于FPGA的数字波束形成系统的设计实现

针对在阵列信号处理中有着广泛的应用的数字波束形成技术,提出利用FPGA实现的数字波束形成器来解决多通道波束形成系统的方法,介绍系统的原理、组成结构和实现方法.     

直线阵列数字波束形成技术

基于直线阵列天线体制,介绍了数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)技术的原理、系统组成和实现方法,给出了详细的公式推导,对数字波束形成的正交校正、通道一致性校正和波束形成等关键技术进行了描述,并说明了关键技术的有效解决方法。结合工程实践,提出用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)相结合的架构来完成数字波束形成板的实现方式,并对数字波束形成板的工作模式和工作流程做出了详细说明。所给出的理论和方法都是通过实践检验的,具有一定的实用性。     

基于注频锁相技术的发射波束形成系统

研究了利用注频锁相技术实现低成本、高集成度、高效率的发射波束形成系统。首先介绍了发射波束形成的原理,并研究了注频锁相振荡器相位系统平衡点的稳定性,根据注频锁相振荡器的相位噪声理论给出了注频锁相振荡器阵列的设计原则,然后根据理论分析设计了一种可以产生高稳定度、低相位噪声具有任意相位加权系数的多通道射频相干信号的波束形成系统,利用计算机仿真该系统实现了发射波束扫描,证明了基于注频锁相技术的发射波束形成系统的可实现性。最后搭建了四通道注频锁相振荡器阵列,测量结果表明注频锁相振荡器阵列可以产生具有任意相位加权系统的多通道相干信号,进一步证明了该发射波束形成系统的有效性。     

智能天线与自适应数字波束形成技术

相控阵雷达由于阵列天线副瓣偏高容易被电子战系统进行副瓣侦察和干扰。在下一代相控阵雷达的研制中,智能天线已经成为重点发展方向。介绍了智能天线的基本概念、空时联合通道模型,重点阐述了智能天线接收波束形成与发射波束形成的应用。     

稳健数字波束形成算法研究

目前,自适应数字波束形成算法已经在通信、雷达等科技领域中得到了广泛的应用。但是当阵列导引向量存在误差,或测向出现偏差时,常规波束形成算法性能会急剧下降。稳健的自适应波束形成算法,则可以较好地克服上述误差带来的性能下降。针对以上问题,提出了一种稳健的Capon波束形成算法,并对现有的一些稳健波束形成算法进行了分析、归纳和比较,最后通过仿真试验来验证各种算法的稳健性。     

幅相误差对数字波束形成系统的影响

针对旁瓣电平、波束指向等指标分析了幅相误差对数字波束形成系统的影响.根据各通道间误差的分布规律不同,给出了天线方向图的波束指向、旁瓣电平的变化情况,并且对数学公式进行了详细的推导.分析结果表明:波束形成后的旁瓣电平、波束指向偏差分别与各通道间的幅度误差、相位误差成正比,利用计算机仿真对其进行了验证,为工程实践提供了依据.