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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】:

均匀圆形频控阵非线性频偏的波束仿真分析


均匀圆阵频控阵模型

发射波


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:

示意图,频偏,形式,波束


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

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