基于子阵级处理的宽带非规则子阵相控阵鲁棒性干扰抑制

针对宽带非规则子阵相控阵在复杂干扰环境下性能变差的情况,提出一种基于子阵级处理的鲁棒性干扰抑制方法。首先,建立存在误差情况下的宽带阵列子阵级回波模型;通过子阵级数字Stretch处理将宽带线性调频回波信号变为窄带信号,降低处理的有效带宽;然后,进一步改进基于谱分离的干扰加噪声协方差矩阵重构方法,利用测量的先验信息划分子区间,减小重构区域,降低运算量;最后,利用获得的最优权值加权各通道数据获得阵列输出。所提方法有效利用非规则子阵优势,避免了规则子阵阵面方向图中存在栅瓣的情况,能够在存在多种组合干扰和误差的情况下抑制干扰,具有较强的鲁棒性。

基于迭代重加权的子阵级MIMO雷达角度超分辨算法

针对子阵级多输入多输出(MIMO)雷达阵列孔径数量有限带来的高方向图旁瓣问题,构建了子阵级MIMO雷达收发信号和多子阵角度测量模型,提出了基于自适应迭代重加权(AIR)和p-范数约束下迭代重加权最小二乘(p-IRLS)的角度超分辨算法,分析了两种算法的计算复杂度。在仿真实验中验证了两种算法的性能,并对其在单目标和双目标、以及干扰环境检测中的效果进行了比较分析。仿真结果表明,AIR和p-IRLS算法能够有效降低子阵级MIMO雷达的方向图旁瓣电平,同时实现对目标的角度超分辨。和AIR算法相比,p-IRLS算法在低信噪比和邻近目标分辨性能更突出。

非规则子阵阵列天线仿真与性能分析

文中设计了一种超宽带Vivaldi天线,并对其组成的16×16阵列按照划分设计的最优子阵方案进行仿真。通过均匀加权与低副瓣加权对天线阵列进行了波束偏转分析,从不同频点和偏转角度对波束扫描进行了分析,并仿真分析了天线的差波束及赋形波束,结果良好;同时对子阵级别的扰动进行了敏感度分析,发现在不同相位干扰下,干扰范围越大相位干扰对主瓣波束影响越大,主瓣增益降低和副瓣电平升高越明显,幅度干扰和幅相干扰也有同样结论。实际非规则子阵阵列天线在应用时,子阵级的相位误差在一定范围内对天线的影响不大,幅度误差对天线的整体影响也不大,即子阵级干扰对非规则子阵阵列天线扫描角度的影响不大,但对主波束的影响随干扰范围的增大而增大。本文的仿真分析可为非规则子阵阵列天线的设计和加工提供参考,丰富和拓展非规则子阵阵列天线设计仿真和性能分析领域,节省实际加工和应用的成本。

二维子阵级相控阵空间谱估计方法

目前已提出的空间谱估计方法绝大多数需要已知所有阵元的数字化输出信号,即为基于阵元级的方法.我们对应用于相控阵雷达的二维子阵级空间谱估计方法进行了研究.采用简化的阵列流形,只需精确地确定子阵相位中心与增益,大大降低了对相控阵的校正成本与代价.但其有效的方向估计范围只在子阵的3dB波束宽度内,然而与波束扫描相结合可实现任意空间范围内的方向估计.通过引入加权网络对子阵输出进行后处理,提高了阵列处理的灵活性;构造了基于理想子阵方向图的简化阵列流形,克服了直接简化阵列流形方法的测向范围无法调整的局限性,并能更好地抑制旁瓣源.仿真结果证实了所提出方法的有效性.

相控阵的两级子阵级加权方法研究

研究相控阵雷达的两级子阵级加权方法。其中第1级子阵级加权用于抑制差波束旁瓣,与Bayliss加权相比,降低了硬件成本与复杂度。第2级子阵级加权用于对和、差波束进行自适应干扰抑制。给出基于修正导向向量的方法,可有效抑制自适应方向图的旁瓣;且具有实现简单的优点,与基于预处理的方法相比有效降低了运算代价。采用修正导向向量与最优波束形成器的结合方法,提高了旁瓣抑制的灵活性;可在较好抑制旁瓣的同时,得到与最优波束形成器非常接近的SINR。仿真结果证明了所提出方法的有效性。

子阵级自适应单脉冲的四通道主瓣干扰抑制

子阵级自适应单脉冲是将单脉冲估计应用于相控阵雷达必需采用的方法,而主瓣干扰抑制是其关键技术。针对平面相控阵,应用四通道单脉冲系统(其中双差通道作为辅助通道),提出子阵级四通道系统的信号模型。给出子阵级自适应单脉冲的主瓣干扰抑制方法;在对一个方向(俯仰或方位)的主瓣干扰进行抑制的同时,可使其正交方向(方位或俯仰)的单脉冲比保持不变(与静态单脉冲比相同)。该方法无需对自适应和、差波束的输出进行校正。仿真结果证明了其有效性。

基于近似理想方向图的子阵级超分辨测向方法

二维子阵级超分辨测向应用于相控阵雷达具有重要意义。提出了子阵级MUSIC的数学模型并应用了简化的阵列流形。通过引入加权网络对子阵输出进行后处理,大大提高了阵列处理的灵活性。构造了基于近似理想子阵方向图的简化阵列流形。基于这一简化阵列流形的超分辨方法克服了基于直接简化阵列流形的方法的测向范围无法调整且旁瓣源不能够被完全抑制的局限性;与基于理想子阵方向图的简化阵列流形的方法相比,大大降低了运算代价,而测向性能却与之十分接近。仿真结果证实了所提出方法的有效性。

一种改进的两级子阵级自适应单脉冲方法

子阵级自适应单脉冲是将单脉冲测角应用于多功能相控阵雷达所需要采用的技术.本文研究应用于平面相控阵的两级子阵级自适应单脉冲方法.应用子阵级四通道单脉冲系统,其中双差通道作为辅助通道.提出子阵级4通道单脉冲系统的信号模型.提出一种改进的两级子阵级自适应单脉冲方法.其中第1级自适应用于抑制旁瓣干扰,同时进行主瓣保形;通过对主瓣保形的子阵级ADBF进行修正,有效抑制了自适应方向图的旁瓣,且明显改善了主瓣保形效果;第2级自适应用于抑制主瓣干扰,同时保持单脉冲比不变.仿真结果表明,本文方法在有效抑制干扰的同时,保持了良好的单脉冲特性;其自适应单脉冲比与静态单脉冲比十分接近.

重叠子阵平面相控阵ADBF的方向图控制

提出了二维子阵级ADBF的信号模型,适用于任意的平面相控阵。研究了基于失配最优检测器的二维子阵级ADBF,它是对常规二维子阵级ADBF的一种修正,通过引入一个失配的导向向量,可对方向图进行有效的控制。该方法在无干扰时可得到所希望的静态方向图,因而解决了ADBF在自适应与非自适应工作模式之间的转换问题;而在存在干扰的情况下,与常规方法相比,明显改善了旁瓣电平。基于失配最优检测器的方法对重叠子阵和非重叠子阵均适用,克服了基于归一化的方法只适用于非重叠子阵的局限性。仿真结果证明了所提出方法的有效性。

二维子阵级ADBF及方向图控制方法研究

该文研究二维子阵级ADBF方法。提出了适用于平面相控阵的子阵级ADBF的信号模型。给出了由一维阵元级ADBF推广得到的常规的二维子阵级ADBF。引入了基于子空间投影的二维子阵级ADBF方法,可在无干扰时得到理想的静态方向图,从而解决了自适应与非自适应工作模式之间的转换问题;而在有干扰时可有效地对干扰进行抑制,与常规方法相比,明显改善了旁瓣电平。仿真结果证明了所提出方法的有效性。

子阵级平面相控阵ADBF的旁瓣抑制方法

研究子阵级平面相控阵ADBF自适应方向图的旁瓣抑制方法。给出了二维子阵级ADBF的信号模型,适用于任意的平面相控阵。分析了常规的二维子阵级ADBF方法,引入了基于子空间投影的二维子阵级ADBF。研究了常规方法和基于子空间投影方法的结合方法,提高了对自适应方向图进行旁瓣抑制的灵活性,有效地降低了输出SINR损失;可在较好地进行旁瓣抑制的同时,得到与最优波束形成器非常接近的输出SINR。仿真结果证明了所提出方法的有效性。

只利用一种模拟加权的子阵级和差波束旁瓣抑制方法

对于采用单脉冲技术的子阵级相控阵雷达系统,需要同时对和、差波束的旁瓣进行抑制。该文研究阵元级只用一种模拟加权,同时结合子阵级数字加权的和、差波束旁瓣抑制方法。通过构造阵列的和、差输出通道,并对假想的位于和、差波束整个旁瓣区域内的干扰进行最优自适应滤波来确定模拟加权。为改善旁瓣抑制效果,子阵级进一步采用数字加权,以逼近常规的Taylor和Bayliss加权。该方法有效地降低了硬件成本与复杂性,并充分利用了数字处理的灵活性。本文纠正了有关文献中求解模拟加权表达式中的错误,并给出了正确形式。仿真结果证明了所提出方法的有效性。

相控阵的子阵级数字波束扫描方法研究

在子阵级相控阵中,对于多波束形成等很多应用,需要在子阵级进行数字波束扫描。此时抑制扫描后的方向图旁瓣是一个重要问题。基于具有圆形投影区域的期望子阵方向图,构造了子阵级加权网络,通过对子阵输出进行后处理得到了新的子阵方向图,从而抑制了子阵级波束扫描的方向图旁瓣。该方法与基于矩形投影区域的期望子阵方向图方法相比,提高了子阵级波束扫描的旁瓣抑制性能。仿真结果验证了理论分析的有效性。

基于子阵激励能量匹配的多子阵交错阵列设计

多子阵稀疏交错共享孔径阵列天线是实现多功能阵列天线设计的有效途径。提出了一种基于子阵激励能量匹配的多子阵稀疏交错优化方法。根据均匀线阵激励与其方向图之间存在的傅里叶变换关系,该方法首先通过快速傅里叶变换(FFT)获得特定方向图的激励频谱能量分布,然后分析均匀线阵目标方向图频谱能量的分布特征,采用交叉选取子阵激励的方法,确定各子阵单元位置,使得阵列天线单元激励能量均匀分配,从而确保各子阵方向图近似一致。在此基础上通过迭代FFT的方法降低各子阵天线方向图旁瓣峰值(PSL),实现低旁瓣,同性能的多子阵交错共享孔径阵列天线设计。仿真研究与实验表明,通过本文提出多子阵交错方法设计的共享孔径多稀疏交错子阵具有运算量小、孔径利用率高、各子阵峰值旁瓣电平低且拥有相似方向图的优点。利用子阵交错的方法,通过控制各子阵主波瓣指向,能轻松实现多波束指向的多功能阵列天线设计。

一种子阵级平面相控阵相干源超分辨新方法

二维子阵级超分辨方法对于多功能相控阵雷达具有重要意义.提出了应用于相干源的子阵级WSF的信号模型.应用简化阵列流形是降低大型相控阵校正成本与代价的十分有效的途径.为此引入子阵级加权网络并构造出基于近似高斯方向图的简化阵列流形,使超分辨测向的灵活性大大提高.该方法克服了直接简化阵列流形方法测向范围无法调整且旁瓣源不能够被完全抑制的缺陷,与基于高斯方向图的简化阵列流形方法相比,运算代价得到显著降低,而测向性能却基本保持不变.仿真结果证实了所提出方法的有效性.

一种子阵级数字合成波束的远场简易校正方法

针对有源相控阵雷达子阵级数字波束合成时,接收通道幅相不一致导致数字天线方向图指标恶化的问题,文中提出了一种远场测试条件下的简易通道校正方法,通过对方位和俯仰两维空间解耦,采用动态调整步长的快速搜索迭代算法,在数字下变频后的视频域进行系统通道响应标定。实验结果表明,校正后的数字天线方向图主副瓣比将近25d B,证明了该方法的有效性。该方法降低了测试的难度和复杂度,具有简单、高效的特点,并具有一定的工程实用价值。

子阵级自适应差波束的方向图控制方法

子阵级自适应差波束的静态方向图控制在应用了单脉冲技术的相控阵雷达系统中具有重要应用。给出了子阵级自适应差波束的信号模型,分析了在无干扰的情况下,LCMV(Linearly Constrained Minimum Variance)方法的自适应方向图与静态方向图相比旁瓣电平显著增加的原因.提出了基于失配最优检测的子阵级自适应差波束的方向图控制方法。该方法通过引入失配导向向量,可使无干扰情况下的自适应方向图与静态方向图相同,从而解决了自适应与非自适应工作模式之间的转换问题;而在存在干扰的情况下,旁瓣电平与LCMV方法相比也有显著改善。该方法同时具有实现简单、不额外增加运算量的优点。仿真结果证明了其有效性。

基于归一化方法的二维子阵级ADBF

子阵级ADBF在相控阵雷达中有重要应用.研究二维子阵级ADBF方法.提出了平面相控阵的子阵级ADBF的信号模型.引入了基于归一化方法的二维子阵级ADBF;通过对子阵输出进行归一化处理,使各子阵的噪声功率相同,从而在无干扰时得到了所希望的静态方向图,因而解决了自适应与非自适应工作模式之间的转换问题;而在存在干扰的情况下,也可对干扰进行有效抑制.该方法与常规的子阵级ADBF相比,明显改善了旁瓣电平.仿真结果证明了其有效性.

ADBF在机载有源相控阵雷达上的应用

对机载有源相控阵雷达系统,进行子阵级ADBF应用研究,运用遗传算法来对子阵形式优化,并结合对角加载技术,实现小采样本条件下波束快速收敛。仿真结果表明,优化后的子阵,自适应副瓣电平得到很大的改善,同时,在干扰方向形成明显的零深。

多子阵平板天线峰值旁瓣优化

针对多子阵平板天线离散口径带来的高旁瓣问题,分析了不同仰角下的峰值旁瓣电平成因,提出了降低多子阵天线峰值旁瓣电平的方法。以降低工作范围内的峰值旁瓣为目标,采用遗传算法研究了天线口径、阵元方向性、幅度衰减等因素对多子阵天线的影响,实现了峰值旁瓣的最佳优化。仿真结果表明,多子阵天线的方向图综合仅需考虑最小间距约束;除子阵间距外,阵元方向性和幅度衰减对多子阵天线的优化也有一定的影响,在优化过程中需综合考虑,本文方法与分析结果可为多子阵平板天线的设计提供参考。