子阵级相控阵发射波束形成方法研究

发布时间：2017-09-23 21:46

  本文关键词：子阵级相控阵发射波束形成方法研究

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【摘要】：相控阵雷达是现代雷达的主要发展方向之一,其发射波束形成技术在工程中得到了越来越多的应用,具有重要的研究价值。MIMO-相控阵雷达结合了MIMO雷达和相控阵雷达的优势,有更好的目标检测性能和更高的目标分辨率,有重要的研究意义。为了抑制相控阵发射方向图的旁瓣,一般采用幅度加权方法。常规幅度加权法通过阵元衰减器来实现,其需要大量的微波器件,使硬件成本增加。为此针对工程应用,本文研究了以下几种相控阵雷达的发射波束形成方法。首先研究了基于唯相加权的发射波束形成方法;其通过遗传算法优化移相器的相位权值来降低旁瓣电平。该方法无需阵元衰减器,可以降低硬件成本,对工程应用有一定的参考价值。其次研究了基于子阵级加权取代阵元级加权的发射波束形成方法;其通过加权向量逼近和方向图逼近这两种解析方法优化子阵级权值来抑制旁瓣。对于阵元数为成百上千的大型相控阵雷达,该方法无需使用模拟衰减器,从而大大降低系统的硬件成本与复杂度。然后提出了一种鲁棒的子阵级发射波束形成算法;其在满足旁瓣电平约束条件的同时,可使子阵权向量的二范数最小,并将主瓣展宽限制在一个范围内。该方法减小了子阵权值的动态范围,从而降低对发射功率的要求。最后针对MIMO-相控阵雷达,提出了一种基于子阵信号的发射波束形成方法。给出了MIMO-相控阵雷达的阵列模型、子阵信号及发射方向图的形式。给出了3种不同雷达工作模式下的仿真结果,即子阵间波束指向相同且发射正交信号;子阵间波束指向相同且发射部分相关信号;子阵间波束指向不同且发射正交信号。
【关键词】：相控阵雷达 发射波束形成 子阵级加权 MIMO-相控阵雷达
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN958.92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-13
• 1.2.1 相控阵雷达的发射波束形成10-11
• 1.2.2 MIMO-相控阵雷达的发射波束形成11-13
• 1.3 本文的主要研究内容及结构安排13-15
• 第2章 基于唯相加权的相控阵雷达的发射波束形成15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 平面相控阵模型15-16
• 2.3 基于唯相加权的发射波束形成算法16-19
• 2.3.1 遗传算法16-17
• 2.3.2 编解码方案及遗传优化的实现17-18
• 2.3.3 适应度函数的设计18-19
• 2.4 仿真结果及分析19-24
• 2.4.1 线阵19-21
• 2.4.2 平面阵21-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 基于子阵级加权的相控阵雷达的发射波束形成25-40
• 3.1 引言25
• 3.2 阵列模型25-26
• 3.3 基于子阵级加权取代阵元级加权的发射波束形成26-34
• 3.3.1 算法实现26-27
• 3.3.2 仿真结果及分析27-34
• 3.4 鲁棒的子阵级发射波束形成34-38
• 3.4.1 算法实现34-35
• 3.4.2 仿真结果及分析35-38
• 3.5 本章小结38-40
• 第4章 基于子阵信号的MIMO-相控阵雷达的发射波束形成40-58
• 4.1 引言40
• 4.2 子阵级MIMO-相控阵雷达的阵列模型40-41
• 4.3 子阵信号设计41-43
• 4.4 发射方向图43-44
• 4.5 仿真结果及分析44-57
• 4.5.1 模式 1：子阵波束指向相同且发射正交信号44-49
• 4.5.2 模式 2：子阵波束指向相同且发射部分相关信号49-52
• 4.5.3 模式 3：子阵波束指向不同且发射正交信号52-57
• 4.6 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-66
• 致谢66

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本文编号：907662