数字波束形成——方向图和算法

本文给出了数字波束技术中和差波束自适应形成零点的算法,提出了同时得到和差波束自适应零点的一种设想。讨论了各路幅相误差对方向图副瓣及自适应零点的影响,提出了消除幅相误差影响的办法。指出了加权和LMS算法的不可互换性。     

多通道相控阵自适应数字单脉冲合成方法

为了在有源干扰条件下对目标到达角精确估计,提出一种二维多通道平面相控阵雷达自适应单脉冲波束合成方法。利用平面相控阵方向图的正交性,沿阵列一个方向分别合成和子阵及差子阵,对子阵输出进行自适应处理,可以在其正交方向上形成零点,同时抑制旁瓣及主瓣干扰,并保证该方向上和、差波束不发生畸变,确保该方向的测角精度。仿真结果验证了算法的有效性。     

高速并行发射自适应抗干扰算法及实验系统

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.讨论了一种期望方向增益最大约束下的唯相位方向图置零算法,同时描述了相应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该算法在大多数情况下一般都能有效置零抑制干扰,因此其实现具有很大的实际意义.     

基于频控阵的改进ESB波束形成算法

频控阵由于其波束方向图具有的距离-角度二维依赖特性而受到广泛关注, 理想情况下基于频控阵的自适应波束形成技术, 能够从距离维和角度维增强期望信号并抑制干扰, 但实际系统中较大的指向误差和采样协方差矩阵失配会造成算法性能严重下降。针对该问题, 提出一种改进的基于特征空间(eigenspace-based, ESB)自适应波束形成算法, 并将其应用在频控阵多输入多输出接收处理体制中, 仿真结果表明在5°的指向误差内, -20 dB信噪比, 及小快拍数的非理想条件下, 所提算法仍然能在目标位置附近形成高增益, 并在干扰位置形成零陷, 克服了传统ESB算法低信噪比条件下算法失效导致的波束方向图畸变问题, 具有更好的适用性。     

子阵级的数字波束形成技术

本文讨论了子阵级的数字波束形成(DBF)技术的特点,分析了产生栅零点和栅谱现象的原因,提出了克服栅零点的不均匀子阵划分法。     

基于修正空间平滑的改进正交化波束形成算法

针对正交化自适应波束形成算法的零点会偏离干扰方向、当干扰相干时算法失效问题,提出了一种基于修正空间平滑的改进正交化自适应波束形成算法。该算法利用修正空间平滑技术克服正交化算法不能工作于相干干扰环境的缺点;利用总体最小二乘方法得到噪声子空间,总体最小二乘处理减轻了噪声的影响,因而估计的噪声子空间接近真实噪声子空间,干扰方向形成零点。计算机仿真结果表明此算法是有效的。     

二维数字阵列三阶泰勒展开单脉冲角度估计

全数字或相控阵子阵结构的数字单脉冲测角一般都采用基于单脉冲比一阶泰勒展开的测角公式,主瓣干扰下的自适应数字单脉冲测角也采用鉴角曲线斜率约束的方法,这些都会导致和波束主瓣宽度内偏离波束指向较远目标的测角偏差增大。〖JP3〗为了解决上述问题,针对任意二维数字阵列结构,推导了基于单脉冲比三阶泰勒展开的二维单脉冲测角公式,分析了公式求解的收敛问题。仿真结果表明所提方法对和波束主瓣范围内的目标均有较小的测角偏差,可以有效地提高主瓣干扰下的测角性能。该方法在提高测角性能的同时运算量增加不大,适合工程实现。     

多处理器自适应干扰抑制系统

本文描述了一个采用多处理器的自适应干扰抑制系统，讨论了系统的拓扑结构、组成框图及测试环境、自适应处理算法，给出了用于雷达数字波束形成系统自适应干扰抑制的实验结果。     

两维数字阵列雷达的数字单脉冲测角方法

研究了两维数字阵列雷达的数字单脉冲测角方法,分析了基本单脉冲测角过程中存在的问题,提出了改进的数字单脉冲测角方法。该方法在差波束形成过程中考虑了不同工作频率、不同波位的天线等效孔径的变化。针对测角误差信号的非线性特征,在根据误差信号计算目标角度时采用了多阶多项式拟合的方法,给出了数字阵列雷达中数字单脉冲测角的详细过程。计算机仿真和实测结果表明,此方法具有良好的测角性能,减少了对单脉冲测量误差曲线的存储要求,适合于工程实际应用。     

基于极化单脉冲雷达扩展目标角度估计方法

当单脉冲雷达受到箔条质心干扰时, 将视为波束内存在两个不可分辨的目标, 由于目标和箔条干扰回波混叠耦合, 导致单脉冲测角偏差, 最终致使目标跟踪丢失。对此, 利用宽带单脉冲雷达测角精度高的优点和极化信息, 提出一种基于极化单脉冲雷达的扩展目标角度估计方法。首先,分析宽带单脉冲雷达体制下箔条质心干扰的特点, 给出扩展目标双极化和差信号模型。然后, 根据和、差通道极化回波信号, 通过联立方程组, 估计出目标和箔条干扰的到达角(angle of arrival, AOA), 为后续利用目标角度信息跟踪目标提供条件。最后,通过蒙特卡罗仿真实验分析关键参数对目标角度估计性能的影响, 并与传统单脉冲雷达体制的测角方法进行比较。理论分析和仿真实验表明, 在质心干扰条件下, 宽带单脉冲雷达估计目标AOA的性能要优于传统单脉冲雷达。     

基于鉴角曲线拟合的自适应单脉冲测角方法

自适应单脉冲方法是干扰背景下目标角度估计的一种有效方法。但对于主瓣内明显偏离波束中心的目标,或者在实际应用中由于天线往往采用子阵结构且存在误差,自适应单脉冲方法估计结果会出现较大的测角偏差。为解决这两个问题,提出一种基于鉴角曲线拟合的自适应单脉冲测角方法。该方法首先利用自适应和差权矢量与实测导向矢量计算出对应角度的单脉冲比;然后采用最小二乘法拟合出自适应鉴角曲线;最后通过自适应鉴角曲线估计出目标角度。仿真实验验证了该方法的有效性。     

Effects on Sum and Difference Patterns by Adaptive Null

ＥｆｆｅｃｔｓｏｎＳｕｍａｎｄＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＰａｔｔｅｒｎｓｂｙＡｄａｐｔｉｖｅＮｕｌｌＸｉｅＬｉａｎｇｇｕｉａｎｄＪｉａｎｇＸｉｎｆａ（ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲａｄｉｏＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ３９２３，Ｂｅｉｊｉｎ...     

Beamforming analysis based on CSB sin-FDA

This paper studies the adaptive beamforming algorithm based on the frequency diverse array(FDA)array where the interference is located at the same angle(but different range)with the target.We take the cross subarray-based FDA with sinusoidal frequency offset(CSB sin-FDA)as the receiving array instead of the basic FDA.The sampling covariance matrix under insufficient snapshot can be corrected by the automatic diagonal loading method.On the basis of decomposing the mismatched steering vector error into a vertical component and a parallel one,this paper searches the vertical component of the error by the quadratic constraint method.The numerical simulation verifies that the beamformer based on the CSB sin-FDA can effectively hold the mainlobe at the target position when the snapshot is insufficient or the steering vector is mismatched.     

基于方向图拟合与稳健波束形成的相关测向

为了弥补阵列天线导向矢量失配和相位测量噪声对测向性能的影响,提出基于方向图拟合与稳健Capon波束形成技术（robust Capon beamforming,RCB）的双向迭代矢量相关测向方法。利用方向图与信号能量空间分布的相似性,对目标信号来波方向进行聚焦搜索;区别于传统相关干涉仪测向方法,在聚焦区间内将基于RCB的导向矢量迭代估计与相关干涉测向方法融合,在保证测向精度的前提下对目标信号方向进行双向迭代测量。仿真结果表明,该方法能够弥补阵列流型失配和相位噪声的影响,准确测量来波信号方向。     

基于脉内波束矢量解决DBF导致的SAR图像叠掩效应

随着对测绘带宽的要求,越来越多的使用阵列天线的SAR系统在距离向接收时使用数字波束形成(digital beam forming,DBF)技术,通过详细研究普通的DBF技术在对延伸距离较长、且测绘带内高度有明显变化的山坡地区,成像时由于天线增益损耗严重而导致叠掩效应加重的原理,并在普通DBF的基础上研究了一种基于脉内波束矢量(intra-pulse beam steering,IBS)技术的DBF方法,该方法在保持测绘带宽不变的情况下,对相同地区成像时可以有效降低天线增益损耗,并建立了其数学模型和进行了理论推导,最后通过计算机仿真比较了两种情况下天线增益损耗的差异和证明了脉内波束矢量(IBS)技术的有效性。     

存在幅度/相位误差的稳健波束形成

基于线性约束最小方差准则(LCMV)的自适应波束形成器,在存在阵列幅度/相位误差情况下性能会显著下降。针对此情况,基于信号子空间与噪声子空间的彼此正交特性,对存在误差的信号导向矢量和干扰导向矢量,同时向信号子空间投影,然后对投影后的导向约束采用LCMV准则进行自适应波束形成。理论分析和仿真结果表明文中方法对阵列幅度、相位误差具有稳健性。     

TDRSS功率转发器非线性失真及其补偿分析

跟踪和数据中继卫星系统反向链路中,30路频分复用信号通过高功率放大器时,存在严重的互调干扰,导致输出的30路阵元信号严重失真,恶化了星下数字波束形成（digital beam forming,DBF）性能。通过进一步的数学推导,分析高功率放大器的调幅/调幅变换和调幅/调相变换对30路阵元信号间幅相误差的影响机理,提出采用动态均衡技术来补偿非线性失真所引起的DBF性能的恶化,并在Matlab环境中进行了性能仿真。理论分析和仿真结果表明：动态均衡技术在有效提升地面辅助DBF的性能的同时,也提高了转发器的功率效率。     

自适应数字波束空域相干干扰抑制方法

在干扰相干背景下,接收信号协方差矩阵中信号空间的一些向量收敛到噪声空间中,仅利用二阶信息不能准确地得到干扰的方向信息,因而干扰抑制效果较差。为此,提出了一种自适应数字波束空域相干扰抑制方法。该方法是首先基于高阶累积量估计出广义方向矢量,然后根据最优均方逼近原则,结合切比雪夫加权系数形成波束,来抑制相干干扰。仿真结果表明,所提方法能够有效地抑制相干干扰。     

宽带稀布阵列发射波束形成技术

对于宽带信号,干扰置零方法是一个难以解决的问题。若要抑制宽带干扰,需要方向图在宽带干扰方向形成凹口。针对线性调频信号,在确知信号和干扰方向的前提下,把窄带权和宽带权相结合,提出了一种宽带宽角发射波束形成新方法,该方法能在宽带干扰方向形成较宽零点;另外,阵元稀布在不增加阵元数和计算量的前提下,可提高角分辨率。最后,应用最佳稀布阵列,证明并仿真了新方法的有效性