近场条件下数字阵列雷达自适应波束形成技术研究

针对近场条件下数字阵列雷达导向矢量幅相非一致性对自适应波束形成(adaptive beamforming,ADBF)算法性能的影响,通过构建近场多通道数字阵列雷达回波信号模型,分析近场多通道信号二维频谱,发现在近场条件下带限干扰信号的频谱会出现非均匀分布,呈现周期性栅格分布特征,造成算法性能下降.本文提出一种具有全新干扰样本选择策略的近场ADBF(near field ADBF, NF-ADBF)算法,通过寻优干扰信号频谱栅格边界,在栅格区间进行多门限样本筛选,离散提取干扰信号样本,构建完备的干扰信号协方差矩阵,提升近场条件下的自适应处理性能.通过在地面搭建仿真试验环境,模拟典型的数字阵列近场工作环境,通过录取试验数据分析并与理论仿真进行对比,验证了近场干扰样本筛选策略和NF-ADBF算法模型的有效性.

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。

基于DDS阵列的发射数字波束形成系统设计

设计了一种基于高性能DDS芯片AD9959的数字阵列雷达发射数字波束形成系统。该系统的核心器件为2片AD9959与1片FPGA芯片。系统以全数字方式产生8通道相参雷达信号,具有幅相控制灵活、易于扩展、模块化、体积小等特点。最后以实测图表的形式说明了系统的杂散抑制,相位噪声,灵活的幅相控制等性能。

大型线阵自适应数字波束形成超低副瓣技术

自适应数字波束形成技术是现代阵列天线系统必须采用的关键技术。为了对付强有源干扰,现代相控阵雷达都必须具有自适应的干扰抑制能力。除了对抗有源干扰外,大部分雷达还要求具有强杂波背景下检测目标的能力,这就需要雷达天线具有低或超低副瓣电平。本文针对大型线阵,结合数字波束形成,讨论了在保证自适应干扰置零的前提下,如何控制自适应波束的副瓣电平,从而实现阵列系统的超低副瓣性能。

基于自适应数字波束形成的跳频干扰抑制研究

本文主要研究了基于自适应数字波束形成 (DBF)的卫星通信地面站跳频接收系统的抗干扰性能 ,提出了采用将DBF与跳频相结合的方式来抑制跳频快速跟踪干扰和宽带阻塞干扰 ,对干扰抑制性能进行了分析及仿真 。

发射自适应波束形成技术研究

在天线阵发射波束时进行方向图零点控制是现代雷达采用的先进技术之一,该文分析了一种唯相位共轭梯度自适应于扰置零算法,并详细叙述了我们研制的基于TMS320C31的雷达自适应干扰对零阵列处理实验系统。理论分析和实验结果均表明系统能有效置零抑制干扰、是一种实用性强的系统。

自适应数字波束形成在FMCW雷达中的应用

调频连续波(FMCW)雷达往往通过对回波信号的距离-多普勒处理来提取目标信息。由于电磁工作环境的恶化和大量射频干扰的存在,在极低的信干噪比(SINR)条件下进行目标检测和信息提取十分困难。对于阵列系统,往往采用自适应数字波束形成(ADBF)技术,来抑制强干扰和方向性干扰对有用信号的影响。讨论了在FM-CW雷达中ADBF技术的应用问题,结合两种不同的距离-多普勒处理方法,提出了相应的ADBF系统实现方案。分析表明,该方案是有效可行的,它将显著改善FMCW雷达的信干噪比,提高雷达对目标信号的检测性能。

共形阵自适应数字波束形成的振幅加权实数算法

本文给出了一种基于改进的Gram—Schmidt正交化法并能适合于任意曲面阵的自适应数字波束形成的振幅加权实数算法。此算法只需对各单元输入信号进行振幅加权,它的适算量小、收敛速度快,能够在干扰出现的方向自适应地形成零点,从而对消干扰。本文同时也给出了求取最佳振幅加权系数的判别准则和在圆形阵、椭圆形阵中的数值仿真计算结果。

基于LCMV的IQRD-SMI自适应数字波束形成算法

指出QR分解采样矩阵求逆算法(QRD-SMI算法)是一种较流行的自适应数字波束形成算法,但其需要前向和后向代入才能得到自适应权向量w,从而导致其实时性和并行性能欠佳.在QRD-SMI算法的基础上,采用逆QR分解方法,提出了一种不需要前向和后向代入而能全速/并行得到实时权向量w的一种逆QR分解SMI算法(IQRD-SMI算法),给出其易于硬件并行实现的Systolic阵结构.该算法能克服QRD-SMI算法并行性和实时性欠佳的缺点,能做到真正意义上的实时并行权向量抽取.仿真结果和分析验证了该算法的有效性和实时性.

智能天线与自适应数字波束形成技术

相控阵雷达由于阵列天线副瓣偏高容易被电子战系统进行副瓣侦察和干扰。在下一代相控阵雷达的研制中,智能天线已经成为重点发展方向。介绍了智能天线的基本概念、空时联合通道模型,重点阐述了智能天线接收波束形成与发射波束形成的应用。

发射波束域MIMO-STAP雷达发射接收联合设计方法

研究了信号相关杂波背景下机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题,建立了机载MIMO雷达发射波束域空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)信号模型。为了提升杂波环境下目标的检测性能,通过最大化输出信干噪比构建了发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题;然后,设计了一种新的基于优化最小化(majorization-minimization,MM)框架的迭代优化算法来解决联合设计问题。该算法通过合理寻找目标函数的下界可以有效提升算法的收敛速度并降低算法的运行时间。此外,与传统的相控阵雷达和MIMO雷达相比,优化后的发射波束形成和接收滤波器可以显著提升输出信干噪比,仿真实验验证了所提方法的有效性。

一维子阵自适应数字波束形成算法研究

在现代雷达系统中,相控阵雷达是其非常重要的发展方向,其中的自适应数字波束形成技术则是相控阵雷达的核心技术.自适应数字波束形成的核心问题是对期望信号的有效接收,但对干扰信号的抑制则是通过调整各个阵元的权值来实现的.由于大型相控阵天线的阵元数目比较多,如果在阵元级进行自适应数字波束形成,则硬件系统复杂.为解决这个问题,可利用子阵级自适应数字波束形成的方法,即每个子阵利用一个接收通道.因此,可在低副瓣的基础上,使子阵自适应波束形成.通过仿真可知：阵元幅度加权可以很好地降低副瓣;可解决均匀非重叠子阵的幅度加权产生的栅瓣问题;子阵级自适应数字波束形成具有很好的抗干扰性能.

基于光纤通讯自适应数字波束形成的应用

自适应数字波束形成是新一代相控阵雷达的核心技术,该文讨论了ADBF的工程实现算法,并给出了一种基于光纤通讯、FPGA和DSP平台数字多波束形成系统模块,该DBF模块具有高速数字波束形成、通道校正、自适应干扰置零功能,通道和波束数可扩展功能。此模块已在某三坐标雷达和无源雷达中获得成功应用。

基于LMS的自适应数字波束形成的FPGA实现

介绍了一种针对DBF(自适应数字波束形成)的最小均方(LMS)自适应处理方法,并在工程上用FPGA(现场可编程门阵列)实现算法的验证和调试.该算法比较简单,易于在工程上用硬件来实现.

相控阵雷达发射波束自适应零点形成方法研究

对相控阵雷达的发射波束自适应零点形成问题进行了研究。给出了一种适合发射波束自适应零点形成的性能量度 ,利用 L agrange乘子法得到了最优发射波束的权值矢量。还给出了计算最优权值矢量的算法。仿真结果表明 :本文的方法是非常有效的。

一种改进的自适应数字波束形成技术

智能天线技术是移动通信中的关键技术之一。在智能天线中需要确定估计阵元之间的组合权值以尽可能地抑制干扰,增大输出信号的信干噪比,提高系统的性能。本文充分利用DS-CDMA系统中信号波形的统计特性,给出一种新的估计算法,提高组合权值的求解精度,仿真结果证明了方法的有效性。

基于发射数字波束形成的激励源系统设计

介绍了一种高性能多通道激励源系统的原理、关键技术及其实现,阐述了激励信号相位稳定性的影响因素、实现手段及测试方法,分析了发射数字波束形成、低杂散和低相噪指标的实现。该系统主要由波形产生和激励通道组成,具有任意波形产生、高幅相一致性和稳定性及便于通道数扩展等特点,尤其适合于中小规模通道数的数字阵雷达。文中提出了激励源系统的主要指标,说明了发射数字波束形成及多通道激励源系统的原理,给出了该系统的设计方案,并分析了时钟和定时的传输管理、信号相位稳定性的实现、发射数字波束形成及低杂散和低相噪指标的实现等关键技术,最后给出了主要指标的测试方法及其测试结果。

自适应数字波束形成在MIMO雷达中的应用

MIMO雷达是近几年来发展起来的一种新体制雷达,由于采用空间分集与信号分集技术,相对于传统相控阵雷达在目标检测及参数估计性能都有很大提高。文中主要研究MIMO雷达的系统的自适应数字波束形成算法,介绍了基于MIMO雷达的SMI自适应DBF算法,该算法有较好的性能,易于实现。针对于空间中的有源干扰,从自由度的角度讨论分析了MIMO雷达处理系统中自适应模块的位置问题。

基于自适应数字波束形成的抗干扰建模及仿真

本文研究了广泛应用于电子对抗领域的自适应数字波束形成技术,依托均匀线性阵列模型分析了自适应数字波束形成的具体原理,通过理论分析、仿真实验表明自适应数字波束形成对抗从天线旁瓣进入的干扰的有效性,同时指出自适应数字波束形成对抗从天线主瓣进入的有源干扰会出现主波束发生畸变、主波束偏移和副瓣电平升高等问题.

基于二阶锥规划的稳健自适应宽带恒定束宽数字波束形成

针对阵列误差下传统自适应数字波束形成方法导致波束形成器输出性能下降的问题,提出一种基于二阶锥规划的稳健自适应宽带恒定束宽数字波束形成方法。首先,基于空间响应变化约束设计恒定束宽的波束形成器;然后,根据阵列实际导向矢量和理想导向矢量之间的误差二范数优化幅度不等式约束下的最小输出功率;最后,通过变量的重新定义利用二阶锥规划求解优化模型。数值仿真结果表明:所提方法能够解决阵列误差下宽带数字波束形成的稳健性问题;同时,能够以较低的计算复杂度获得较高的阵列输出信干噪比。