基于Zadoff-Chu序列的频控阵稳健波束成形方法

不同于传统相控阵,频控阵（Frequency Diverse Array,FDA）在所有阵元间引入频率偏差,可以生成具有精准指向特性的点状辐射方向图,有效克服传统相控阵方位角相关性导致的接收方向射频信号安全性下降的问题。作为与传统相控阵的本质区别,FDA阵元频偏设置直接影响FDA辐射方向图的形状。为了生成理想的点状方向图,提出了一种Zadoff-Chu FDA（ZC-FDA）稳健波束成形方案,利用Zadoff-Chu序列调整阵元频偏,消除FDA辐射方向图周期性,抑制距离-方位角耦合性。与现有FDA系统相比,ZC-FDA方案在理想点状辐射方向图生成和波束旁瓣水平抑制方面具有明显优势。     

Separable transmit beampattern design for MIMO radars with planar colocated antennas

Multiple-input multiple-output (MIMO) radar transmit beampattern design for one-dimensional arrays has been widely studied in literatures. In this paper, transmit beampattern design is considered for two-dimensional (2D) arrays. As the size of the array is increased, the computational complexity and time for pattern optimization are increased drastically. To overcome these problems, we introduced the conditions upon which the 2D beampattern design for uniform rectangular arrays (URA) can be achieved via the product of two perpendicular transmit beampatterns of uniform linear arrays (ULA). The transmit beampattern design is accomplished under special characteristics such as minimum integrated sidelobe level or special 3 dB beamwidth in azimuth and elevation with much lower computation time.     

集中式MIMO雷达发射方向图快速设计方法

该文提出了任意发射方向图可以由一组基波束合成的思想。基于该思想,先对集中式 MIMO雷达阵列进行切比雪夫幅度加权构造出一组具有较低副瓣的基波束,然后利用线性规划来快速求解出构成方向图的基波束和其比例系数。与已有的半正定二次规划方法相比较,采用线性规划综合出来的发射方向图具有较低的空域副瓣和较小的空域互相关,并且计算时间较快。     

System Design and Signal Processing for Frequency Diverse Array Radar

Frequency diverse array(FDA) radar has been studied for more than 15 years and has attracted a lot of attention due to its potential advantages over the well-known phased array radar.The representative feature of FDA is range-angle-time-dependent transmit beampattern and its underlying properties are continuously revealed in the research. The formulation and exploitation of the transmit diversity with a frequency increment is the fundamental principle, which brings extra degrees-of-freedom(DOFs) in the transmit dimension. As the FDA radar carries additional information in range, it provides more flexibility in signal processing and also brings in new technical issues. This article overviews the state-of-the-art in FDA radar area and its applications, mainly based on the progress in our group. There are two main catalogs in FDA radar area, namely coherent FDA and FDA-MIMO(multiple-input multiple-output) radars. Potential applications including target parameter estimation, ambiguous clutter suppression, and deceptive jammer suppression are discussed.     

全空域多面阵天线性能分析与遮挡判决

为适应全空域多目标测控对天线的需求,提出一种基于多面阵拼接的全空域覆盖天线。与球面阵天 线相比,多面阵天线在工程实现和波束控制方面具有明显优势。分析了不同阵面数对天线波束性能的影响。考虑 到实际应用中遮挡效应对天线方向图的影响,介绍了一种有效的遮挡判决算法。该算法首先将处于亮区的阵面投 影到来波投影面中,而后采用线段相交原理确定投影面是否相交,最后根据相交投影面景深大小判断它们的遮挡关 系。理论分析与仿真结果表明,多面阵天线全空域增益相对稳定,遮挡判决算法可行有效。     

基于 DFT 的 MIMO 雷达发射方向图设计

针对多输入多输出(MIMO)雷达的发射方向图设计问题,为了在保证方向图匹配性能以及空域弱互相关性的前提下,有效降低计算复杂度,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的方向图设计算法。该算法先依据方向图的匹配性能及空域互相关性构建代价函数,再利用DFT 构造发射信号协方差矩阵,从而避免了采用传统凸优化方法引入的极高复杂度。理论分析表明,该算法设计的信号协方差矩阵能够满足方向图设计模型中的基本约束条件,同时使得代价函数最小,具备一定的合理性。仿真及性能分析结果表明,该算法计算复杂度低,且设计出的方向图匹配性能良好、空域互相关性小。     

线性FDA的二维发射波束合成技术研究

本文提出了一种基于凸优化的均匀线性频控阵（Frequency Diverse Array ，FDA）的二维低旁瓣发射波束合成技术实现方法。由于FDA的导向矢量有方位角和距离两个变量，所以直接采用凸优化进行求解的复杂度较高，文中首先采用Kronecker积把均匀线性FDA分解成两个单变量的导向矢量，它们分别与方位角和距离有关。然后把这两个单变量的导向矢量转化成凸优化问题，降低了求解难度。最后，采用Kronecker积把两个单变量的加权矢量合成一个两变量的加权矢量。仿真结果验证了本文所提出的方法实现了FDA雷达的二维低旁瓣发射波技术。     

一种循环迭代的MIMO雷达发射方向图设计方法

现有多输入多输出(MIMO)雷达发射方向图设计是通过优化信号相关矩阵来逼近期望方向图,可采用凸优化方法求解,但其计算量较大,不利于工程实现。针对上述问题,该文提出一种循环迭代的MIMO雷达发射方向图设计方法。该方法以加权最小二乘为准则,通过引入辅助变量,将对信号相关矩阵的优化问题转化为关于其Hermite平方根的二次优化问题,再以循环迭代的方式进行求解。对于均匀线阵,当采用均匀加权且离散化方位角在归一化空间频率域均匀采样时,可采用快速傅里叶变换(FFT)的方式进行求解,进一步提高计算效率。仿真结果表明,该方法所得发射方向图可以很好地逼近期望方向图,且具有较高的实时性。     

一种基于先验信息的机载MIMO雷达发射方向图设计方法

在非均匀杂波背景下,针对旁瓣杂波抑制问题,该文提出一种基于先验信息的机载多输入多输出(MIMO)雷达发射方向图设计方法。该方法利用目标和杂波在空域和多普勒域的2维先验信息,以最大化雷达空时匹配滤波后的输出信杂噪比(SCNR)为准则,建立关于发射信号相关矩阵的优化代价函数,并采用半正定规划(SDP)方法进行求解。仿真表明,在非均匀杂波背景下,采用该文方法优化设计的发射方向图可有效提高空时2维匹配滤波后的输出信杂噪比。     

特定角域低增益的稳健方向图综合算法

针对自适应阵列在存在未知误差情况下的密集干扰抑制问题,提出了一种特定角域低增益的稳健方向图综合算法。该算法根据先验信息约束密集干扰所在的特定角域增益较低,在保证稳健角域的响应不衰减的同时,最小化阵列在最差情况下的输出功率。所提算法可表述为一个半正定规划问题,可以利用凸优化工具包有效求解。仿真结果表明:相比已有算法,所提算法的稳健性更好、输出信干噪比更高、信号功率估计更准确。