大口徑寬帶數(shù)字相控陣天線波束合成技術(shù)研究.pdf

1、寬帶雷達(dá)和寬帶通信技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了寬帶數(shù)字陣列的發(fā)展。寬帶數(shù)字陣列天線發(fā)射或接收的是寬帶信號(hào)，如果對(duì)寬帶信號(hào)采用傳統(tǒng)的窄帶波束形成技術(shù)，則會(huì)因?yàn)榭臻g色散問題引起波束指向偏移、掃描不準(zhǔn)和有效分辨率降低；還會(huì)因?yàn)闀r(shí)間色散問題而使得傳統(tǒng)的相位加權(quán)無法實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)的延時(shí)校正。
　　為了克服這個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)寬帶寬角掃描，目前采用真實(shí)時(shí)間延遲線取代傳統(tǒng)相控陣中的各天線單元的移相器，但是模擬的實(shí)時(shí)延時(shí)器通常只能進(jìn)行固定數(shù)值的延時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)任意數(shù)

2、值的準(zhǔn)確的延時(shí)，我們要依靠數(shù)字延時(shí)濾波器，本課題主要針對(duì)大口徑寬帶相控陣天線波束合成技術(shù)的研究，解決寬帶相控陣天線實(shí)現(xiàn)的技術(shù)問題，主要的思想就是子陣加數(shù)字延時(shí)濾波器的結(jié)構(gòu)，對(duì)于每個(gè)子陣采用傳統(tǒng)的窄帶的方法，每個(gè)子陣之間采用數(shù)字延時(shí)濾波器，研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾部分：
　?、俜治隽苏瓗嗫仃嚭蛯拵嗫仃囂炀€的基本結(jié)構(gòu)。介紹了窄帶相控陣天線的基本模型和數(shù)學(xué)原理，以及時(shí)間色散和空色散給寬帶信號(hào)帶來的影響。由于寬帶數(shù)字陣列天線發(fā)射或接收的

3、是寬帶信號(hào)，發(fā)送和接收時(shí)信號(hào)的幅度和相位變化不能被忽略，因此其數(shù)學(xué)模型與窄帶信號(hào)的數(shù)學(xué)模型有所不同，我們可以根據(jù)窄帶信號(hào)的數(shù)學(xué)模型建立子陣結(jié)構(gòu)的寬帶信號(hào)的陣列處理數(shù)學(xué)模型。
　?、谘芯苛俗雨噭澐值姆椒ā?duì)于寬帶系統(tǒng)來說，采用子陣模式的目的是為了克服大孔徑陣列的時(shí)間色散和孔徑色散。在寬帶系統(tǒng)下，陣列孔徑較大，陣元數(shù)量很多，如果對(duì)每個(gè)陣元通道都采用延時(shí)器，則延時(shí)器的數(shù)量非常大，在數(shù)字實(shí)現(xiàn)的情況下，系統(tǒng)非常復(fù)雜，所以我們要把寬帶系統(tǒng)劃分

4、成子陣的模式，進(jìn)一步研究怎樣劃分才能滿足信號(hào)帶寬的要求，即確定子陣的規(guī)模。
　?、垩芯苛藬?shù)字延時(shí)濾波器的設(shè)計(jì)方法。它可以對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行任意的延時(shí)，用于子陣之間的延時(shí)處理，延時(shí)濾波器的設(shè)計(jì)包括了以下幾種方法：時(shí)域方法、頻域方法、Farrow結(jié)構(gòu)的濾波器。設(shè)計(jì)這幾種濾波器的關(guān)鍵就是濾波器系數(shù)設(shè)定，其決定了延時(shí)的多少。將以上幾種濾波器的系數(shù)表達(dá)式計(jì)算出來，然后根據(jù)系數(shù)表達(dá)式，對(duì)發(fā)射陣列和接收陣列下分別采用上述幾種延時(shí)濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)