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。     

宽带数字阵列雷达孔径渡越和距离走动补偿技术

宽带数字阵列雷达波束控制灵活,分辨率高,是雷达的一个发展方向。但是宽带宽角扫描会引起孔径渡越效应,影响波束合成的质量。另外,分辨率的提高会导致脉冲间距离走动,严重影响脉间相参积累的效果。本文分析了孔径渡越的形成,提出针对线性调频信号的回波延时补偿方法。研究了Keystone方法进行距离走动校正。     

大孔径宽带数字阵列时域波束形成方法

对线性调频信号进行拉伸处理已成功应用于宽带数字阵列雷达接收波束形成,但在大阵列孔径条件下,实现任意宽带雷达信号的收发数字波束形成目前仍是难点。文中根据宽带数字阵列雷达的特点和当今数字信号处理器件的发展,通过分析阵列处理误差,综合考虑工程实现复杂度和方法性能,给出了两种基于数字移相与数字延时的时域宽带数字波束形成方法。上述两种方法具有较好的工程可行性,且能够有效克服孔径效应实现任意宽带脉冲信号的收发数字波束形成。通过计算机仿真验证了方法的有效性,并讨论了对方法性能有重要影响的一些因素。     

宽带相控阵雷达Stretch处理孔径渡越时间数字补偿技术

本文分析了宽带相控阵雷达采用线性调频(LFM)信号时孔径渡越时间对波束指向的影响,给出了经典的时间延时单元(TDU)补偿方法,针对用线性调频信号Stretch处理特点,提出了采用全数字方法实现孔径渡越时间补偿的方法,实验与模拟结果表明本文提出的方法是有效的.     

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。     

基于多项式拟合的宽带NLFM数字分数时延波形产生方法

由于孔径渡越问题，宽带信号的波束形成需要进行时延处理，传统的数字分数时延波形产生方法是在时域上使用分数时延滤波器。目前，大多数宽带发射波束产生的研究均针对线性调频信号，而对于信号特性更复杂且脉压性能优秀的非线性调频(NLFM)信号研究甚少。文中提出了一种宽带NLFM数字分数时延波形的产生方法，并对该信号实现了发射数字波束形成。首先，将时延分为整数时延和分数时延，利用指数多项式拟合处理得到宽带NLFM信号的时域表达式；然后，通过提取参数的方法在直接数字合成器中直接产生分数时延波形；最后，经过整数时延形成宽带NLFM发射波束。仿真实验证明：各阵列单元产生了宽带时延NLFM波束，发射波束的合成方向良好，没有明显失真，时延方法导致的时延误差远低于传统的滤波器方法，且功率合成效率损失可忽略不计，该方法计算简便，对硬件要求不高。     

相控阵雷达受孔径渡越时间影响的研究

在线性调频信号的基础上分析了相控阵雷达工作时孔径渡越时间对其的影响。在时域和频域进行分析,结果表明孔径渡越时间会引起波束偏移和接收信号带内功率降低。根据对波束指向的要求,提出了孔径渡越时间对相对带宽的限制。通过对回波频谱的分析,提出孔径渡越时间会引起频带边缘功率衰减和脉冲压缩后主瓣展宽。根据对功率衰减的要求提出了对雷达带宽的具体约束条件。仿真结果表明,宽带相控阵雷达工作时需要更加严格的约束。     

DDS可实现的宽带线性调频信号延时补偿技术

对于多通道宽带线性调频信号发射波束的空间合成,传统的相位控制方法由于孔径渡越问题限制了发射信号的带宽。针对这一问题,本文对线性调频信号延时表达式进行分析,得到需要补偿的部分,并基于Matlab仿真结果,根据一定的评估标准,得出几种补偿方法的适用范围及优缺点,提出一种DDS芯片可实现的宽带线性调频信号的延时补偿技术。结合DDS芯片的具体指标,推导出DDS芯片可以达到的延时精度的表达式,为将来基于DDS芯片的宽带线性调频信号发射波束的空间合成技术提供理论基础。     

数字相控阵雷达步进频合成宽带宽角扫描研究

数字相控阵雷达宽带宽角扫描存在波束指向偏差和孔径渡越问题,导致信噪比降低,脉压主瓣展宽,距离分辨率下降.频率步进信号在各脉冲周期内都是窄带信号,是常用的合成宽带信号,可以在获得距离高分辨率的同时降低对雷达瞬时带度的要求,从而降低了对雷达系统的要求.将步进频合成宽带技术应用到数字相控阵雷达,采用子脉冲移频移相方法可以消除波束指向偏差和孔径渡越影响,实现数字相控阵雷达宽带宽角扫描.并通过仿真计算,给出一些对工程实现有用的结论.     

基于全通型分数时延滤波器的数字阵列宽带波束形成

对于宽带数字阵列雷达,由于孔径效应和孔径渡越时间影响,传统的窄带波束形成方法会导致天线波束指向不准和主瓣展宽,为此需要使用时延补偿单元取代传统窄带相控阵中的移相单元。为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,可以引入分数时延滤波器。采用最小二乘法设计全通型分数时延滤波器,与群延迟最大平坦法相比较,该法灵活性更高,通过MATLAB仿真进一步验证了所设计滤波器的有效性和正确性。