非线性频偏FDA对测向系统的欺骗研究

与相控阵仅具有角度相关性的波束指向不同,频率分集阵列FDA通过在阵元间引入频偏的方式实现了具有更高自由度的电扫描波束。雷达方向侦查中,基于相位法测向的干涉仪通过比相器可以得出辐射信号到达接收机的相位、确定PA辐射信号到达角,威胁雷达安全。针对这一问题,基于FDA波束的“弯曲”特性研究了对敌方雷达方向侦查过程实现测向欺骗的可能。在通过非线性频控函数设计实现FDA波束图距离-角度解耦的基础上,仿真验证了远场条件下log-FDA、sin-FDA可对干涉仪测向产生欺骗,证明FDA对干涉仪测向的影响随着频偏增量Δf和阵元间距d增大而增强,且log-FDA始终比sin-FDA的性能更好。     

基于Capon的CSB sin-FDA稳健波束形成

针对抑制与目标位置接近的干扰过程中,MVDR波束形成器在阵元数较大、导向矢量失配情况下出现的主瓣畸变问题展开分析.在CSB sin-FDA接收阵列结构代替ULA-FDA接收阵列的基础上,通过RCB算法对存在误差的估计导向矢量进行修正,计算修正后的最优权矢量.仿真验证了本文方法与基于PA的MVDR波束形成器,基于FDA-BFF的MVDR波束形成器相比,在导向矢量失配时的性能优势.      

基于非线性增长频偏的频率分集阵列雷达波束仿真与分析

频率分集阵列(frequency diverse array,FDA)雷达具有距离与角度相耦合的波束特性,在与距离相关的干扰抑制或与距离相关的目标定位等一些运用上会受限。为消除这种耦合特性,出于实用性一般采用均匀线性阵列与非线性增长频偏。研究并比较了几种典型的非线性增长频偏形式,对这几种非线性增长频偏形式下的FDA雷达波束特性进行仿真,并分析比较各种频偏形式下FDA雷达关于距离和角度的波束宽度以及副瓣情况。研究表明,需结合实际运用需求和各种频偏形式的特点确定FDA雷达的最优频偏形式,以实现最佳波束运用效用。     

频率分集阵列雷达研究进展

 与相控阵通过阵元之间的相差控制波束指向不同,频率分集阵列（FDA）雷达通过在阵元间引入频差的方式可以实现更高自由度的波束控制。概述了国内外频率分集阵列雷达的研究进程,重点从阵列结构及方向图解耦技术、电子反对抗技术应用、电子对抗技术应用等方面梳理并分析了FDA当前的国内外研究现状。在此基础上,针对基于解耦的FDA非时变波束控制、基于FDA的电子战技术以及基于FDA雷达实用化研究等后续亟待解决的关键技术难点问题展开分析。分析得出,要实现基于FDA的实战化应用,需要得到可行的非时变FDA距离-角度解耦波束控制方法,并开展基于FDA结构分析、发射波形设计和频控函数设计的综合应用研究,从而推进目前处于概念系统设计阶段的FDA雷达的实战化应用进程。     

FDA对测向时差组合定位的欺骗研究

针对雷达电子战中,敌方无源探测雷达通过接收干扰机信号实现测向定位,威胁我方干扰机安全的问题,提出一种基于频率分集阵列(FDA)的测向时差组合定位欺骗技术。首先在建立FDA阵列模型的基础上,通过欧拉公式得到采用非线性频控函数的FDA阵列因子及相位方向图;之后推导了FDA阵列作用于干涉仪测得的信号到达角β;之后,以虚拟干扰机位置与真实位置的欧氏距离D为评价指标,分析欺骗效果。仿真结果表明,阵列载频位于L、S波段的欺骗效果优于X波段。在一定参数范围内,D值随着阵列阵元总数、阵列载频的增加而增大。远场条件下,采用正弦及对数频控函数的FDA阵列在消除方向图耦合的同时,其定位欺骗的D值取值在6～10km之间。     

基于对数稀布阵的FDA-MIMO干扰抑制

波形分集阵列雷达作为一种将频率分集阵列与多输入多输出结构相结合的雷达新体制,在主瓣干扰抑制领域具有极大的应用前景.针对基于对数稀布阵的FDA-M IM O随队干扰抑制方法展开分析.首先将对数稀布阵引入FDA-M IM O体制,通过采用非线性频控函数改进基本FDA"S型"波束图带来的多极值问题;然后通过RCB算法修正随队干扰抑制过程中出现的导向矢量失配问题;最后,仿真验证了当目标与干扰在距离维可分但角度维较为接近时,该方法可在保持主瓣增益的同时实现对干扰的有效置零,从而为随队干扰的有效抑制提供了新的思路.     

频率分集阵列雷达波束的相位方向图特性

研究了频率分集阵列雷达波束的相位方向图特性.由于在各阵元之间引入频率增量,FDA雷达发射方向图,即幅度方向图具有角度-距离的二维依赖性,空间波束指向会随距离变化而发生变化,产生弯曲现象,然而FDA雷达的相位方向图却不具有该特性.本文提出了FDA模型建立法和欧拉公式法并建立了FDA相位分布模型;仿真分析建立的两种模型,比较得出欧拉公式法误差较小,因而选取其作为研究FDA相位方向图特性的模型;基于该模型,建立了FDA相位方向图,并仿真分析了等高线、等角线、等距线上的相位分布特性,确定了FDA波束的同相波前分布.理论分析与仿真结果表明,FDA波束的相位分布与相控阵相比并没有产生弯曲现象,且分布特性与相控阵基本一致.      

频控阵波束特性及波形控制研究

梳理了相关研究文献,对频控阵的原理及特性进行了仿真分析,重点针对频控阵波束控制的研究现状进行分析总结。分析了频控阵雷达的发射接收信号处理的3种机制,针对其中2种机制应用线性约束最小方差(LCMV)准则进行自适应波束形成仿真分析。最后,提出一种基于可变加载约束的线性约束最小方差准则算法,基于频控阵雷达第1种处理机制,采用窄带滤波器在第m通道中只滤出载频为fm的信号的原理。为减少运算量,对权矢量范数设定一个上界约束,采用最速下降法得到权矢量和导向矢量。仿真结果表明:算法在5°误差存在情况下,可以在目标位置形成大增益,干扰位置形成零陷,时间较第1种处理机制下的自适应算法减少了27.3%。     

基于罚函数和特征空间的子阵级自适应波束形成

基于线性约束最小方差(LCMV)准则的自适应波束形成算法在实际中得到了广泛的应用,但当其应用到子阵级时,自适应方向图主瓣变形且旁瓣升高,抗干扰性能严重下降.针对这些问题,提出一种基于罚函数和特征空间的子阵级自适应波束形成算法,引入罚函数对自适应方向图进行约束使其逼近期望的静态方向图;同时在干扰子空间约束波束响应为0,对干扰信号进行抑制.该算法在有效抑制干扰的同时,能够使主瓣保形并保持较低的旁瓣,还能获得较好的输出信干噪比.通过阵列方向图及输出信干噪比的计算机仿真验证该算法的有效性.      

平面螺旋天线圆形阵列及其测向性能研究

分析仿真了单个平面阿基米德螺旋天线阵元的辐射特性,在此基础上,研究了由该天线为阵元构成的8单元圆形阵列方向图特性,相比于全向阵元构成的8单元圆阵,平面阿基米德螺旋天线阵列可以有效地降低副瓣电平,改善阵列方向图特性。最后讨论了基于MUSIC算法的该阵列测向性能并给出了仿真结果。     

子阵结构FDA阵列模糊函数建模与研究

基于模糊函数的优化是频率分集阵列FDA雷达波形设计的重要手段，针对现有文献中缺乏对子阵结构频率分集阵列模糊函数研究的问题展开分析。首先建立了窄带条件下发射简单脉冲的FDA阵列数据模型，对比了FDA阵列与相控阵的方向图特性；在此基础上，基于信号经匹配滤波器输出的时域卷积出发推导出FDA阵列在三种接收信号处理机制下的复型模糊函数；然后，对采用不同频控函数的交叉子阵FDA阵列的发射方向图特性、模糊函数特性分别展开分析，并用仿真验证了采用正弦频控函数的FDA阵列具有较好的干扰抑制性能的结论，从而为后续基于子阵FDA阵列的模糊函数设计雷达波形以实现干扰抑制的一系列研究奠定了重要基础。     

基于TR技术的sin-FDA-MIMO距离角度联合估计

多输入多输出正弦频控阵雷达能够对目标在空间中的距离和角度进行二维估计,如何提高二维估计的精度变得尤为重要。为了提高sin-FDA-MIMO目标距离角度联合估计精度,本文引入时间反转技术,利用信号多路径传播的空间多样性来提高距离角度估计算法的性能。本文首先分析了sin-FDA-MIMO的接收信号模型,其次推导了基于TR技术的sin-FDA-MIMO雷达的接收信号模型,对两种信号接收模型分别采用Capon和MUSIC算法进行单目标和两目标距离和角度的估计。最后仿真验证了本文结论的正确性。     

正交频分复用码分多址系统盲自适应频率同步算法

针对正交频分复用码分多址系统对载频偏移非常敏感的问题，在分析基于循环前缀的最大似然联合时间频率同步和基于虚拟子载波盲载频偏移估计的基础上，提出了一种用曲线拟合实现类MUSIC 快速算法。考虑信号功率曲线随载频偏移的sinc函数形式，在曲线峰值点附近选取测试点，进行近似曲线拟合，通过对曲线参数估计，得到信号功率随载频偏移的解析表达式，闭式解得到载频偏移，解决了类MUSIC估计器多项式根搜索运算量大、收敛速度慢的问题。仿真结果表明，在估计精度和载频偏移初值均相同的条件下，快速算法的运算量是类MRSIC算法的1/8.5，而系统频谱利用率则提高25%。     

基于频率分集逆合成孔径雷达的多重信号分类目标成像算法

将频率分集的思想应用在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像中,通过单频信号合成宽带信号,可解决系统发射接收宽带信号复杂的问题.但窄带的合成可视为宽带信号的稀疏采样,由此带来了旁瓣提高等难点.提出一种基于频率分集ISAR体制的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)目标成像算法,该算法将合成阵列接收的回波信号协方差矩阵进行特征值分解,得到信号子空间与噪声子空间,然后根据二者的正交性构建谱函数对目标位置进行估计,得到目标的超分辨二维像.将MUSIC算法与后向投影(back projection,BP)算法做了对比,仿真结果表明:在有较强噪声环境下,前者仍能有较好的成像效果,证明本文方法的应用可有效解决频率稀疏带来的高旁瓣问题.     

采用数据辅助的单通道同频混合信号参数估计方法

在非合作卫星通信中,针对具有固定帧长及帧同步序列的单通道同频混合信号的参数估计问题,提出了一种基于数据辅助的参数估计算法。该算法先对帧长及帧头起始位置进行估计,并提取帧同步数据构建辅助函数。在与混合信号做相关运算后去除干扰项,峰值搜索得到频率偏移的精确估计值;使用辅助函数简化混合信号,随后基于最大似然估计理论,实现对信号初相信息的提取。在算法研究的基础上,推导了单通道同频混合信号参数估计的修正克拉美罗界,为算法的性能分析提供了理论依据。仿真结果表明,当帧同步信号达到一定数量时,频率偏移估计方差达到10-7,初相估计方差达到10-3,性能接近MCRB理论界。     

基于合成导向矢量广义MUSIC算法的水平极化米波雷达测高方法

米波雷达具有抗击隐身目标和反辐射导弹的天然优势,但其俯仰维波束较宽,探测低空目标时波束打地,多径效应的存在严重影响米波雷达测高精度。针对这一问题,采用均匀线阵米波雷达经典镜像多径传播信号模型,总结归纳了以广义多重信号分类算法为基础的3种测高方法,并在此基础上提出了一种适用于水平极化米波雷达基于合成导向矢量广义MUSIC算法的精确测高方法,仿真实验与性能最优的第三种测高方法进行对比,在重点分析目标仰角、信噪比、快拍数、幅相误差和地面反射系数等因素对低空目标测高性能影响的基础上得出一般性结论,证明了新方法的优越性。