基于多波位波束搜索的大型相控阵阵列信号处理技术

数字波束合成技术是通信对抗领域里一项至关重要的技术,通过在数字域对信号幅度和相位进行控制,可以形成多个独立可控的波束,形成波束指向精度高、灵活可变,且理论上不受波束形成数量的限制。本文针对大型相控阵需求,利用波束合成原理,并结合大规模阵列信号同步技术与相控阵幅相校准技术,实现一种可同时产生180个偏馈波束的多波位波束搜索系统。该系统可以利用波束群的实时扫描功能,实现大范围的波束搜索,更快定位目标角度。该系统已在工程上进行应用,并成功执行大型测控任务,取得圆满成功。

机-机双基地雷达空间同步技术研究

讨论了机-机双基地雷达空间同步,介绍了DBF同时多波束空间同步法,推导了接收波束方位角和俯仰角公式。分析了采用DBF技术的脉冲追赶空间同步法的基本原理,介绍了实现脉冲追赶的两个重要参数,接收波束宽度和波束扫描速率,并给出空间同步方案。

卫星导航高精度抗干扰算法研究

常用的自适应调零卫星导航抗干扰算法,可以对干扰进行很好的抑制,但自适应调零算法会对卫星信号的相位产生扭曲,导致抗干扰处理后的卫星信号无法用于高精度定位。研究数字多波束抗干扰算法,通过对卫星方向信号约束,达到在抗干扰的同时保证卫星信号相位稳定,实现高精度定位。该算法经分析和实际采样数据仿真验证,可实现强干扰条件下卫星导航高精度定位。

多通道相控阵天线数字波束合成技术及实现

本文针对多通道相控阵天线数字波束合成的需求,研究多通道阵列波束数据采集和实时处理技术,实现了基于FPGA的多通道数字波束合成系统,完成了对16路阵列信号的数据同步采集、方向图波束合成、数据快速传输与实时处理。实验结果表明:该技术具备良好的工程可实现性,且实验系统工作稳定,合成的方向图各项指标能真实地反映多通道相控阵天线的性能优劣。

数字相控阵雷达发射多波束特性研究

开展了数字相控阵雷达天线发射多波束的基础研究工作:首先阐述了发射多波束的基本工作原理,研制开发了数字相控阵雷达发射同频多波束的测试系统,并对发射多波束工作状态下天线的基本特性(如驻波特性和波瓣特性等)进行了研究和测试,通过实测数据与仿真结果的对比,验证了发射多波束的正确性和可行性,为数字阵列相控阵雷达未来的发展,实现雷达/电子干扰/通讯等同时多功能、共口径提供了技术支持。

全空域多目标测控天线技术研究

航天技术的快速发展使得在轨飞行器的数量迅速增长,传统上基于抛物面天线的测控技术已经不能满足未来全空域内同时多目标测控的需求,为此,提出了一种解决方案,采用共形阵列天线和数字多波束形成技术,在全空域内同时形成多个波束,每个波束指向一个测控目标,实现同时对多目标的测控。根据提出的方案,研制了原理样机,进行了外场试验,结果表明样机的功能和主要技术指标与设计相符合,证明了技术方案的正确性。

基于最大比幅值的圆接收阵雷达测角方法

介绍了一种圆接收阵同时多波束雷达体制,针对该体制雷达,由于各种阵列误差的存在,造成传统比幅测角方法得到的目标点迹在方位角上不连续。本文提出一种基于最大比幅值的圆接收阵雷达测角方法,该方法利用实际观测的目标最大比幅值来构造线性比幅曲线,完成比幅测角,最终改善了目标点迹的连续性。理论分析和实测雷达数据验证了该方法的有效性。

全空域球面数字多波束天线波束控制方法研究

为适应全空域导航星座的管理需求,提出了一种全空域球面数字多波束天线系统的方案,在全空域内同时形成多个波束,实现同时多目标测控。针对球面阵列天线波束控制问题,提出了"波束滑动扫描"算法,研究了球面阵波束交叉过渡、功率增强的方法。通过对波束方向图的仿真分析,验证了波束控制方法的可行性和正确性。

星载DBF多波束发射有源阵列天线

低轨通信卫星大容量、终端小型化要求卫星采用多波束天线技术来实现高增益、宽覆盖.本文针对低轨CDMA通信系统,设计了具有近"等通量"覆盖的平面阵列多波束发射天线,该天线由61微带单元天线阵、61个发射射频通道和数字波束形成网络组成;数字波束成形网络对输入的16个波束信号进行正交化、加权处理输出61路中频信号,由发射射频通道完成上变频和信号放大,最后通过天线阵辐射出去在空间形成期望的16个赋形波束覆盖.文章详细介绍了天线的实现方法和试验结果,通过对16波束发射天线原理样机的测试,结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了天线系统设计的正确性.

基于DBF的星—地异构共存认知MIMO系统的干扰减缓

针对星—地网络和地面无线网络共存现象逐渐增多和共存干扰日益严重的问题,分析了一种地球同步轨道(GEO,geosynchronous earth orbit)星—地网络和地面4G移动通信网络异构共存的典型场景,提出了一种地面次用户卫星地面站对地面主用户多入多出(MIMO,multiple input multiple output)4G基站干扰的异构多用户认知系统模型,并推导了其通用信号处理过程。同时,在4G基站系统内采用数字波束形成(DBF,digital beam forming)技术最小化多天线多用户的认知干扰,设计了一种基于固定方位干扰的最优波束权重(OBW-FAI,optimal beam weight based on fixed azimuth interference)抗干扰算法,权重向量只与干扰源方位有关,不需要实时和重复计算,计算量小。最后,数值仿真结果验证了所提系统和算法可以一定程度地改善星—地网络和地面无线网络异构共存的干扰。

数字多波束技术信号处理算法研究

介绍了数字多波束技术的应用。重点分析了目前较为常用的3种数字多波束技术信号处理的自适应算法并对各种算法进行了比较。自适应算法的选择决定了在环境变化时,波束自适应控制能力和反应速度,以及实现算法所需硬件的复杂性。

基于FPGA的超宽带数字波束形成技术

随着高速ADC和高性能FPGA芯片工艺技术的飞速发展,芯片的小型化和集成化促进了电子战系统瞬时覆盖带宽由几十兆赫兹上升到几百兆赫兹甚至到吉赫兹量级,属于超宽带范畴。为了获得更远的探测距离性能,具备同时对多个辐射源侦测的能力,需要瞬时形成多个数字波束对目标区域密集覆盖。针对宽带时域校准与合成处理资源占用多、形成波束少的缺点,在FPGA中采用整数点移位与相位校准滤波方法实现了通道校准,通过整数点移位与分数时延滤波处理降低了合成滤波器的阶数。对瞬时带宽内多个等间隔单音信号的波束指向进行仿真,通过波束图验证了宽带合成各频率指向的一致性。提出了一种处理实时、资源占用少的频域处理方法,结合FPGA芯片特性进行了硬件化实现,对合成前后频谱进行了对比,验证了合成增益。

全空域多目标测控天线零点约束方向图综合方法

针对全空域多目标测控天线相互干扰的问题,提出了一种基于零点约束的全空域多目标测控天线方向图综合方法。该方法对多个干扰目标方向进行零点约束,求取逼近给定方向图的最优权矢量的闭合解,生成具有干扰抑制能力的优化波束方向图。仿真结果表明,所提方向图综合方法在维持原有给定方向图特性的前提下,可在多个方向形成有效零点。在等效2 m口径全空域多目标测控实物天线对该方法开展试验验证,结果表明在干扰方向抑制能力大于60 d B,证明了方法的正确性。

中继卫星SMA系统前向链路多波束形成技术

提出了一种新的中继卫星前向SMA(S频段多址)系统前向链路中多波束形成方法,即在地面采用数字移相代替中继星星上模拟移相完成波束形成;指出了需要解决的关键技术问题和解决方法,通过"星(用户星)-星(中继星)-地"无线联试,验证了地面数字移相的正确性,对简化中继星上设备、实现前向链路同时多目标能力具有积极意义。

基于子阵的数字多波束形成技术研究

数字多波束技术具有在不影响天线增益的情况下增加系统空域覆盖范围的优点，因此在电子战领域受到很大关注。通过对基于子阵的数字多波束形成方法的分析、计算机仿真和性能分析，提出电子战系统采用此项技术的制约因素和需要解决的技术问题，工程实现时可以以此为参考，合理的使用基于子阵的数字多波束形成技术。

MSDAR光纤传输与同步研究

多基站数字阵雷达面临信号远距传输、时序同步与信号分集等技术难题。本文针对MSDAR构建了具有较强适用性的光纤同步系统。该系统采用信号分级同步策略对时序信号逐级同步,精度可达纳秒量级。采用多级复用技术显著提高单纤信道传输容量以解决MSDAR信号分集问题。本文分析了影响光纤传输同步性的诸方面因素,结合数字阵雷达原理建立了信号同步性对雷达性能影响的关系模型。详细分析了同步性对雷达波束指向影响。结果表明光纤同步系统若满足MSDAR系统需求,须折中考虑系统工作频率、带宽、通道等系统参数,定量的结果可由模型给出。

一种改善相控阵雷达低空探测性能的方法研究

利用自适应数字波束形成法来降低相控阵雷达在探测低空掠海飞行小目标时多路径效应的影响。仿真分析表明:自适应数字波束形成能对多路径干扰信号自适应瞄零并得到超分辨率和超低副瓣性能,从而有效改善相控阵雷达低空探测性能。

发射自适应置零数字多波束形成算法研究

针对传统多波束形成不能有效抑制干扰信号的问题,研究了几种发射自适应置零数字多波束形成算法,包括线性约束最小方差算法、正交投影算法、导数约束加宽零陷算法等,同时对这些算法进行了仿真对比分析,发现每种波束形成算法各自的优缺点,针对实际工程应用中不同的情况,提出了对应的解决方案。

DBF技术及其在SAR中的应用

DBF技术是近期发展起来的新技术，它在雷达、通信、导航、地震及医疗电子等领域均有广泛的应用前景。在SAR领域，由于传统的单通道SAR存在最小天线面积限制，所以它使高方位分辨率和宽测绘带成为一对不可调和的矛盾。为了解决这一矛盾，国内外学者们提出了多通道结合DBF技术。本文在介绍DBF技术的基础上，阐述了DBF技术在SAR中的应用模式。

一种验证数字多波束形成的方向图测试法

针对工程实践中数字多波束形成方法的正确性不易验证,提出了一种基于方向图测试的数字多波束形成验证方法,模拟4个不同方位、俯仰的固定目标,利用天线对其进行方位、俯仰多层扫描,获取水平方向图和俯仰方向图。结果表明方向图测试法能够验证数字多波束偏移角度与权值系数的正确性,较好地解决了工程中数字多波束形成验证问题。