宽带宽角扫描相控阵雷达技术研究

针对大型相控阵雷达工作在宽带、宽角扫描的情况下,瞬时信号带宽受孔径度越时间限制的问题,从理论上分析了影响相控阵雷达线瞬时带宽提高的因素和接收通道幅相误差对系统性能的影响,提出了采用射频延迟和视频延迟方法提高相控阵天线瞬时带宽的两种技术途径。并给出在微波暗室里进行的相控阵试验雷达工作在宽带角电扫描情况下成像试验的部分结果,验证了理论分析的正确性。     

相控阵雷达宽带宽扫描角数字化解决方案

针对采用数字化宽带相控阵雷达的应用场合,提出了一种通过改变数字阵列单元基带信号移相值和延时值实现波束指向和波形的数字相控阵雷达T/R模块解决方案。给出了宽带线性调频信号引起的波束指向偏移和实时时间延迟补偿的分析方法。在分析了宽带线性调频信号对相控阵雷达带宽和扫描角的影响的基础上,通过对基带数字时钟的精确延迟,实现了数字相控阵雷达宽带信号发射和扩展最大扫描角的目的。给出了实现的原理图和试验结果,并通过试验验证该方法的有效性。     

二维混合MIMO相控阵雷达的嵌套阵列结构设计

针对二维混合多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)相控阵雷达发射阵列子阵分割带来的自由度(degree of freedom, DOF)减小问题,提出了基于嵌套阵结构的收发阵列设计方法。首先给出基于一维嵌套阵的二维混合MIMO相控阵雷达发射阵列,在此基础上将接收端设置为嵌套阵,最后通过做虚拟阵列以及差异阵列,形成虚拟阵元数目扩展,在保留混合MIMO相控阵雷达优势的基础上增大了阵列DOF。同时给出了阵列流形的闭合表达式,推导出了基于最大DOF准则的最优嵌套阵元数目。仿真实验表明,相较于传统和互质的混合MIMO相控阵雷达,所提方法可有效提高阵列DOF和波达方向估计精度。     

宽带相控阵雷达中波束形成问题的研究

多功能宽带相控阵雷达可以灵活地切换于多种工作模式和实现高分辨成像,成为相控阵雷达发展的重要方向。工作在成像模式时,系统采用具有一定带宽的信号,传统窄带波束形成的方法在宽带相控阵雷达中不再适用。对宽带相控阵雷达中波束形成问题进行了讨论,对波束方向图的畸变给出了定量分析和实验结果。在此基础上,提出了频域宽带波束形成方法中频率柜划分的依据。     

正交波形虚拟孔径MIMO雷达原理与性能讨论

多输入多输出 (multiple input multiple output,MIMO)雷达可在接收端形成奈奎斯特虚拟阵列,大大扩展了接收阵列的有效孔径。文章讨论了在发射或接收阵列稀疏布阵的情况下,虚拟孔径MIMO雷达的测角精度和抗干扰性能。分析表明,得益于奈奎斯特虚拟孔径的形成,MIMO雷达可获得比传统相控阵雷达更窄的有效接收波束宽度和更高的测角精度。对于转发干扰,较窄的接收波束宽度也使虚拟孔径MIMO雷达更容易规避主瓣干扰。而对于非转发的压制干扰,MIMO雷达具有与相控阵一致的抗干扰性能。此外,文章还讨论了将线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave,LFMCW)信号与虚拟孔径MIMO雷达相结合的可行性和性能优势。     

对MIMO雷达参数的侦察估计及性能分析

针对多输入多输出(multiple input and multiple output, MIMO)雷达的侦察对抗问题,基于被动合成阵列技术构建了对MIMO雷达方位、辐射频率联合侦察估计的信号模型,通过多次不同速度联合谱估计算法实现了对MIMO雷达方位、频率的无模糊估计。此外,推导了多辐射源条件下方位与频率联合侦察估计的克拉美〖CD*2〗罗界(Cramer Rao bound, CRB)。频率已知条件下推导了对单部阵列雷达方位侦察估计的CRB表达式,并进一步分别给出了对MIMO雷达和相控阵雷达进行侦察估计的CRB闭解式,对比分析了两种体制下方位侦察估计的性能。理论分析与仿真实验表明:信号频率未知条件下,所提算法能够实现对MIMO雷达方位、频率的无模糊估计,侦察估计精度随着信噪比以及不同速度联合估计次数的增大趋近于CRB;信号频率已知条件下,对单部相控阵雷达和MIMO雷达方位侦察估计性能之比仅与相控阵雷达发射波束方向增益以及阵元个数有关。最后,仿真实验结果验证了本文理论分析的正确性和方法的有效性。     

一种极化分集制导雷达及低截获概率信号设计

研究了一种基于极化分集阵列的主动式弹载相控阵雷达及其信号设计问题。阐述了该制导雷达极化分集阵列的设计思想和雷达系统结构;设计的雷达发射信号为：在脉冲内部采用线性调频或者相位编码脉冲压缩信号、在脉冲组之间采用时域波形和极化状态的同时捷变,采用脉冲压缩技术以实现高距离分辨率和探测距离,综合采用脉冲压缩技术和极化编码技术有效提高雷达的低截获概率性能,采用极化估值与检测技术提高雷达的抗干扰能力。建立了双极化发射信号的数学模型,论述了双极化回波信号的处理方法,仿真分析了其抗干扰性能。研究结果表明,该新体制制导雷达具有良好的抗移频干扰和延时干扰的能力,电子战性能更为优良。     

机械扫描雷达和相控阵雷达中的TWS技术

本文研究了在传统的机械扫描雷达和相控阵雷达两种雷达体制中使用边扫描边跟踪技术（ＴＷＳ）跟踪目标时,其扫描方式的不同引起的噪声模型和跟踪性能的差异,并通过在相控阵雷达仿真系统中进行的实验和结果分析,得到了在相控阵雷达中应用ＴＷＳ技术时的跟踪性能不如机械扫描雷达的结论。     

相控阵雷达相干视频信号建模与仿真方法研究

针对导弹防御系统中典型地基相控阵雷达系统的仿真应用,经过对相控阵雷达的系统结构和工作原理的分析,研究了相控阵雷达相干视频信号建模方法,给出了相控阵雷达相干视频信号仿真系统的框架结构、关键模型和仿真流程,并实现了实际的仿真软件系统,为导弹防御系统中典型地基相控阵雷达的分析研究提供了平台支持。仿真结果验证了建模方法和数学模型的有效性、正确性。     

宽带相控阵雷达的设计准则与发展方向

宽带相控阵雷达是一种新型的成像雷达,在弹道导弹防御(BMD)中有着重要的应用。首先回顾了国外宽带成像雷达的发展,分析了宽带相控阵雷达的波形选择、子阵的选择及自适应波束形成的实现结构,并给出了有源固态宽带相控阵雷达宽带线性调频Stretch处理的信号处理组成框图,提出了宽带相控阵雷达的未来发展方向。所提的设计准则与给出的发展方向对未来弹道导弹防御雷达的研制有一定的参考意义。     

一种有源天线阵通道幅相误差监测与校正技术

本文基于辅助源近场测试原理，利用相位调制法提出了有源相控阵雷达系统幅相误差校正方案，进而研究了对阵列单元监测步骤。本方案硬件所需量较少，且适合于实时处理。分析与模拟结果表明，本文提出的方案是有效的。     

用于立体阵定位的克拉美-罗界简单算法和分析

为了优化设计立体麦克风阵列，满足声学预警系统全空域定位的需求，推导了立体阵定位系统的克拉美-罗界。在此基础上，对比分析了均匀圆阵和几种立体阵（球形、圆柱、锥形和圆孤线阵）的定位性能，同时深入分析了选择不同参考基元对定位性能的影响。仿真结果表明，对方位角的估计，圆弧线阵的方差最小。对俯仰角的估计，几种立体阵的方差均小于均匀圆阵的方差。其中测向不耦合的立体阵方差略小于测向耦合的立体阵方差，圆柱阵的方差最小。同时在阵形、基元数目不变的情况下，改变参考基元的位置还可以进一步降低圆柱阵的俯仰角估计方差及距离相对方差。     

大系统管理决策

对具有众多子系统及其一个平衡关系——投入产出分析表的大系统,提出了一套管理决策方法此技术涉及许多新概念,如田口的信噪比[1],多变量Cp统计[4],多边矩阵[6]等关于大系统的最优方案组合可以从它的子系统的决策方案逐步得到一般地,此方法可以立即给出许多优良的方案,以供管理决策者从中选取可行的、经济的和满意的方案.     

稳健的Capon波束形成

针对期望信号假定导向矢量与真实导向矢量存在误差时,常规自适应波束形成将有较大的性能损失,提出了一种稳健的自适应波束形成算法来克服这种误差敏感性。该方法分两步完成,首先估计出实际的导向矢量,然后再用该估计结果求出最优权。通过Lagrange乘子法得到简单的闭式解,它不属于对角加载系列的方法,因而不存在加载量的确定这一问题。最后通过计算机仿真验证了所提方法的有效性与优越性。     

天线阵与馈电网络不匹配对低副瓣天线性能的影响

本文利用网络理论分析了天线阵与馈电网络的相互作用,给出了分析计算公式,并以32元共轴振子线阵为例,计算了方向图变化的情形。由分析公式和计算结果可以看出,为了获得低副瓣方向图,必须严格控制功分器网络的精度及使天线阵与馈线有良好匹配。     

阵列通道不一致条件下波达方向估计及其校正

现有的基于特征分解类的角度超分辨算法在理想阵列条件下,其估计性能良好,但当信号模型与实际信号环境不匹配,即存在系统误差时,算法的估计性能会严重下降,甚至失效.针对此问题,提出了一种波达方向估计和通道误差校正的新算法,先对各子阵接收信号预处理,使得通道误差对每个子阵的影响一致,这样阵列旋转因子就与通道误差无关,再利用阵列旋转不变性,实现波达方向估计和阵列通道误差的校正.无需校正源,也不需要知道通道误差的先验信息,无需多维搜索寻优和迭代.理论分析和计算机仿真都表明新算法的优越性.     

CCD图象传感器及其最新进展

本文简要介绍CCD图象传感器的工作原理,并以一维CCD图象传感器在微小位移测量及热轧钢板宽度实时测量中的应用为例指出了CCD图象传感器在精密测量、工业实时测量和质量控制、图象处理、办公室自动化、家庭电器、航天技术、天文学、医学等方面的广泛应用前景,介绍了CCD图象传感器的最新进展及今后的发展方向。     

FPGA技术在相位精度指标测试中的应用

根据现场可编程门陈列(fieldprogrammablegatearray,FPGA)技术集成度高、体积小、工作稳定、引入随机误差小,设计的复杂程度低等特点,通过设计FPGA芯片,开发研制了同时测量12路定位信息、6路测速信息的相位随机误差和漂移误差的测试系统,提高了连续波干涉仪系统的可靠性和稳定性,提高了信道的工作质量,对高精度外弹道测量有一定的指导意义。     

阵列声强器及其应用

声矢量传感器能够同时拾取空间同一点的声压振速信息,可以进行声场声强测量.据此提出了阵列声强器的概念.即当声矢量传感器成阵时,在波束域进行声强处理,以获得目标的方位信息.当空间高度欠采样时,声矢量传感器阵将产生栅瓣模糊,利用阵列声强器获得的方位信息可以抑制稀疏阵的栅瓣模糊,使得声矢量传感器阵在不增加阵元个数的前提下增大了阵列孔径,从而提高了方位分辨力.对阵列声强器去模糊性能进行了理论分析,仿真结果表明了所提算法的有效性.     

初探阵列误差对矢量阵波束形成系统的影响

针对阵列误差是制约矢量传感器阵列波束形成系统性能的重要因素,在提出用运动学中的"广义欧拉角"来描述阵元姿态误差的基础上,建立了阵列误差的高斯扰动模型,进而推导了基于矢量传感器阵列的实际波束响应的理论表达式,并深入分析了各类随机阵列误差对系统性能的影响,得出若干条颇有意义的结论,最后给出了仿真实验验证结果。