宽带阵列数字波束形成技术研究

发布时间：2020-04-09 02:37

【摘要】：宽带数字阵列雷达是采用宽带信号波形而且发射和接收都使用数字波束形成技术的全数字化阵列天线雷达。与传统的窄带雷达相比,宽带数字阵列雷达具有具有更高地搜索效率,更好地自适应调零,以及更低的旁瓣电平。然而在具备独特优势的同时,传统的波束形成的方法己经无法适用于宽带的数字相控阵雷达,并会造成如主瓣宽度增加以及阵列波束指向失配等问题。因此,为了实现宽带条件下的数字波束形成,本文介绍了利用通道均衡和分数时延滤波器实现宽带数字波束形成的方法,并在此基础上,讨论了通道均衡和分数时延的各个实现算法及其之间的比较。本文首先通过对线性雷达阵列数学模型及宽带数字阵波束形成原理的分析,引入了宽带数字波束形成的基本数学表示。接着本文介绍了基于分数时延的数字波束形成,并在这之中着重介绍了数字时延方案的选择以及不同的数字时延滤波器设计结构:加窗法、最大平坦准则以及farrow结构。通过对各种不同方案的算法讨论、仿真分析研究,可以得到最优的分数时延滤波器的设计方法。在完成对分数时延滤波器的设计之后,本文加入了对通道均衡技术的讨论。针对通道失配这一在实际工程实现中不可避免的现象,本文研究了时域以及频域下不同的通道均衡算法以及自适应均衡算法并作出了比较。同时,在通道均衡实现的基础上,着重研究了不同参考通道的选择对通道均衡补偿的影响,所得结论对实际工程应用有一定的影响。本文通过仿真研究以及实际数据分析,从理论以及实际角度解决了宽带下的数字波束形成,宽带数字相控阵雷达具有广泛的应用前景,因而本文的研究具有一定的实际意义。
【图文】：

角度（度）逡逑图３．１不同频率信号方向图逡逑从上图３．１中可以看到，当信号频率／去３．１ＧＨｚ，即中心频率时，主瓣指向逡逑为所期望的方向。而当／取３．０ＧＨｚ时，方向图的指向变为５６．９°；同理，当频率逡逑／取３．２ＧＨｚ时，方向图指向为６３．７°。可以看出，宽带信号波束图的指向随信号逡逑频率的变化而有明显的改变，不同频率之间主瓣指向会有明显的偏差。这种相控逡逑阵雷达波束的指向随频率的变化而偏移的现象称为相控阵雷达的孔径效应。逡逑以上即是宽带信号在常规波束形成中所存在的问题，，和抽象的数学表达式不逡逑同，本段利用数据仿真直观地表现出宽带数字波束形成受频率的影响。可以看到，逡逑当信号频率不同时，尽管对于各个阵列单元而言，时延量都是相同的，所形成的逡逑主瓣指向也全不相同。然而从另一个角度考虑，当相移由于随频率变化而无法得逡逑到补偿时

．ａｒｒｏｗ从上图中可以看出，与仿真一类似，Ｆａｒｒｏｗ结构在一定的带宽范围之内，可也逡逑以保证幅度相应的恒定以及延时的稳定。换句话说，由仿真一以及仿真二可以看逡逑到，无论是加窗法还是Ｆａｒｒｏｗ结构的分数时延滤波器，在一定的带宽范围内都逡逑可以保证接近于理想的分数时延滤波器，从而达到较好的延时效果。逡逑３．５．２仿真实现宽带波束形成逡逑
【学位授予单位】：中国电子科技集团公司电子科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN957.51

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本文编号：2620170