均匀圆形频控阵非线性频偏的波束仿真分析

发布时间：2020-12-24 03:55

　　针对频率分集阵列(Frequency Diverse Array,FDA)发射波束的距离和角度耦合问题,提出一种基于均匀圆形频率分集阵列的非线性增长频偏方法。首先分析UCFDA的阵列结构,并推导基于线性频偏的发射信号处理模型;接着引入四种非线性频偏,研究基于非线性频偏的发射信号处理模型。数值仿真表明,与线性频偏相比,提出的四种非线性频偏能解决距离和角度的耦合问题,且具有较高的主瓣分辨率。 

【文章来源】：湖北工业大学学报. 2020年05期

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

均匀圆阵频控阵模型

当阵元间的频偏为线性增长形式时，g(n)=n，即fn=f0+nΔf,n=0,1，…，N-1。基于公式（7），固定时间t=0，当an=1,n=0,1，…，N-1，即不加权重，仿真参数为：阵元数N=16；载频f0=3GHz；圆阵半径d=1.2λ；q=30°；φ=120°。距离-仰角维波束图（图2a）中，随着距离的增加仰角维栅瓣越来越大。距离-方位角维波束图（图2b）中，形成多个尖峰。消除距离与角度耦合方案有：阵元间距等距离，每个阵元相对中心频率的频率偏移是非线性增长的，这种方法容易实现，广泛被研究；阵元间距与发射频率成反比，每个阵元相对中心频率的频率偏移是线性增长的，由于阵元间距随发射频率变化，实时性不高。针对距离-角度耦合的问题，基于均匀圆阵的模型，分别引入对数、平方、正弦、对数结合三角等非线性频偏，对比不同方案波束图的效果。分别记为g2(n）、g3(n）、g4(n）、g5(n），即：

假定目标位置（500km,30°，120°），时间t设定成0s，归一化UCFDA仿真参数为：阵元数N=16；载频f0=3GHz；圆阵半径d=1.2λ；r0=500km;q0=30°；φ0=120°。统一仿真尺度，比较不同方案频偏的UCFDA的波束特性，将距离参考阵元的频偏设置为15kHz。不同方案每个阵元的发射频偏见图3。不同方案相邻阵元之间的间隔频率见表1。图4展示了在以上参数设定下的log-UCFDA、square-UCFDA、sin-UCFDA、log+sin-UCFDA的仰角距离维波束能量分布图。加入非线性频偏后，各种形式频偏均能在目标位置形成点状波束，有效地消除了线性UCFDA中的仰角-距离耦合问题。但仰角维的主瓣宽度都较宽，特别是log-UCFDA在距离维形成跨度较大的“拖尾”波束。相比四种频偏，log+sin-UCFDA仰角维主瓣最窄，但在距离维有“拖尾”波束。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非线性频偏的频控阵波束控制研究[J]. 王博,谢军伟,张晶,冯晓宇.  北京理工大学学报. 2019(03)
[2]频控阵雷达:概念、原理与应用[J]. 王文钦,邵怀宗,陈慧.  电子与信息学报. 2016(04)



本文编号：2934928