超寬帶稀疏陣列穿墻成像雷達(dá)柵瓣抑制方法研究.pdf

1、發(fā)射低頻段的對(duì)墻壁等非金屬障礙物有很好穿透能力的電磁波，超寬帶穿墻成像雷達(dá)有著廣闊的發(fā)展前景，在反恐、救援、安檢等軍事與民用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值?；诙噍斎攵噍敵觯∕ultiple-Input Multiple Output,MIMO）陣列的超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)能夠提供高分辨率的雷達(dá)圖像，有利于后續(xù)的檢測、跟蹤等工作，并且具有高實(shí)時(shí)性、低成本等優(yōu)點(diǎn)。考慮穿墻雷達(dá)系統(tǒng)的便攜性，并為了節(jié)約成本，MIMO陣列通常采用稀疏陣，天線數(shù)量不多，間距大于

2、波長。因此柵瓣將不可避免地出現(xiàn)，引起虛假像，降低成像質(zhì)量。因此本文主要研究稀疏陣列所引起的柵瓣抑制問題。
　　研究了單程陣列的方向圖，從波形上分析了柵瓣的成因，指出均勻且等幅加權(quán)單程陣列的方位向分辨率較高且柵瓣水平較低。由于雷達(dá)用雙程陣列成像，接著研究了雙程陣列，引出等效陣列的概念，它是將雙程陣列轉(zhuǎn)化為單程陣列的重要工具。不同的雙程陣列具有不同的單程等效陣列，柵瓣水平也不同。因此通過陣列配置，設(shè)計(jì)陣元的權(quán)重及位置，可以降低柵瓣水平

3、，抑制柵瓣。而在成像角度，介紹了步進(jìn)頻信號(hào)的BP成像算法，指出各通道所成的像在主瓣與柵瓣處有不同的特點(diǎn)，為成像中的柵瓣抑制奠定基礎(chǔ)。
　　研究了三種陣列的配置方法，達(dá)到了較低的柵瓣水平。首先研究了收發(fā)分置MIMO陣列的配置問題，可以根據(jù)需要的柵瓣水平及分辨率設(shè)計(jì)陣列。然后研究了收發(fā)共置MIMO陣列，對(duì)天線數(shù)為4和大于4的情況分別提出一種性能優(yōu)越的配置方法，并對(duì)后面一種方法做了改進(jìn)，提高了陣列的效率。最后研究了二維陣列，分別提出了單

4、程和雙程陣列配置方法，比已有方法的柵瓣更低。
　　接著在成像域研究抑制柵瓣的方法。介紹了相干因子（Coherence Factor,CF）與相位相干因子(Phase Coherence Factor,PCF)，說明它們能夠抑制方位向柵瓣而非距離向旁瓣。因而提出CF與PCF結(jié)合雙切趾(Dual Apodization,DA)的方法，可以同時(shí)抑制方位向柵瓣與距離向旁瓣。為進(jìn)一步抑制柵瓣，提出利用步進(jìn)頻信號(hào)子頻段的CF與PCF的改進(jìn)方法