基于子陣的部分?jǐn)?shù)字波束形成技術(shù)研究.pdf

1、為了適應(yīng)對(duì)巡航導(dǎo)彈等低空突防武器的防御，要求相控陣?yán)走_(dá)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(gè)天線單元，如果要實(shí)現(xiàn)全自適應(yīng)數(shù)字波束形成，就需要對(duì)每一個(gè)陣元的接收信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)處理，也就是需要每一個(gè)陣元組成一個(gè)接收通道，這樣的系統(tǒng)需要十分龐大的硬件設(shè)施，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和硬件成本都非常大。所以，對(duì)于大型相控陣，一般采用子陣級(jí)部分自適應(yīng)波束形成算法來處理。 首先，本文介紹了相控陣?yán)走_(dá)系

2、統(tǒng)的信號(hào)處理基本流程和陣列接收信號(hào)的模型，并對(duì)幾種基本的自適應(yīng)波束形成算法，如最小方差無失真響應(yīng)算法(MVDR)、最小二乘算法(LS)和基于特征分解的降維算法等，進(jìn)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(duì)規(guī)則子陣劃分引起的柵瓣、柵零點(diǎn)問題進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)仿真，分析了其原因，并對(duì)不產(chǎn)生柵瓣、柵零點(diǎn)的子陣劃分準(zhǔn)則進(jìn)行了歸納總結(jié)。 重點(diǎn)研究的是適合不規(guī)則子陣結(jié)構(gòu)的子陣級(jí)

3、自適應(yīng)波束形成算法。首先，分析了子陣劃分的不規(guī)則性對(duì)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(hào)源數(shù)目估計(jì)算法，和能降低噪聲影響的波束形成算法——信號(hào)子空間算法(SSM)。最后提出一種不規(guī)則子陣基礎(chǔ)上的部分自適應(yīng)波束形成算法，通過估計(jì)信號(hào)源數(shù)目，從子陣的接收信號(hào)空間中去除噪聲子空間，然后結(jié)合MVDR算法計(jì)算子陣級(jí)的加權(quán)向量，可以降低子陣輸出噪聲功率不等對(duì)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(yīng)處理，仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)算法的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。 最后，因?yàn)榇笮偷南嗫仃嚴(yán)走_(dá)主要使用寬帶信號(hào)，所以對(duì)寬帶信號(hào)的子陣級(jí)部分自適應(yīng)處理進(jìn)行研究。首先，介紹了全自適應(yīng)寬帶自適應(yīng)算法，包括空時(shí)處理中的LCMV算法和頻域處理中的不相干信號(hào)方法(ISM)。然后介紹了一種計(jì)算量較小、性能下降不多的子陣級(jí)部分自適應(yīng)算法，算法在頻域上對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，采用了前面介紹的波束形成算法對(duì)子頻帶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法對(duì)寬帶信號(hào)頻域波束形成的有效性。