基于子陣的部分數(shù)字波束形成技術(shù)研究.pdf

1、為了適應對巡航導彈等低空突防武器的防御，要求相控陣雷達必須采用大孔徑天線，以便得到高的角度和距離分辨率。在大型相控陣天線中，一般有幾百乃至上千個天線單元，如果要實現(xiàn)全自適應數(shù)字波束形成，就需要對每一個陣元的接收信號進行單獨處理，也就是需要每一個陣元組成一個接收通道，這樣的系統(tǒng)需要十分龐大的硬件設施，系統(tǒng)設計的復雜度和硬件成本都非常大。所以，對于大型相控陣，一般采用子陣級部分自適應波束形成算法來處理。 首先，本文介紹了相控陣雷達系

2、統(tǒng)的信號處理基本流程和陣列接收信號的模型，并對幾種基本的自適應波束形成算法，如最小方差無失真響應算法(MVDR)、最小二乘算法(LS)和基于特征分解的降維算法等，進行了理論分析和性能比較。 接著介紹了相控陣子陣劃分的方法，包括規(guī)則子陣和不規(guī)則子陣劃分方法。對規(guī)則子陣劃分引起的柵瓣、柵零點問題進行了理論分析和實驗仿真，分析了其原因，并對不產(chǎn)生柵瓣、柵零點的子陣劃分準則進行了歸納總結(jié)。 重點研究的是適合不規(guī)則子陣結(jié)構(gòu)的子陣級

3、自適應波束形成算法。首先，分析了子陣劃分的不規(guī)則性對波束形成算法性能的影響，并找出產(chǎn)生影響的原因是子陣輸出噪聲的功率不相等。然后介紹了信號源數(shù)目估計算法，和能降低噪聲影響的波束形成算法——信號子空間算法(SSM)。最后提出一種不規(guī)則子陣基礎上的部分自適應波束形成算法，通過估計信號源數(shù)目，從子陣的接收信號空間中去除噪聲子空間，然后結(jié)合MVDR算法計算子陣級的加權(quán)向量，可以降低子陣輸出噪聲功率不等對波束形成算法性能的影響，其干擾抑制性能接近

4、全自適應處理，仿真實驗對算法的性能進行了驗證。 最后，因為大型的相控陣雷達主要使用寬帶信號，所以對寬帶信號的子陣級部分自適應處理進行研究。首先，介紹了全自適應寬帶自適應算法，包括空時處理中的LCMV算法和頻域處理中的不相干信號方法(ISM)。然后介紹了一種計算量較小、性能下降不多的子陣級部分自適應算法，算法在頻域上對信號進行處理，采用了前面介紹的波束形成算法對子頻帶數(shù)據(jù)進行處理，仿真實驗驗證了算法對寬帶信號頻域波束形成的有效性。