米波圆接收阵雷达数字波束形成技术

论文摘要

雷达的数字化是现代雷达的发展趋势,雷达数字化包括用数字部件代替大部分模拟部件,雷达信号波形的数字化产生、雷达波束的数字化形成、雷达信号的数字化处理等。米波圆接收阵雷达应用了雷达数字化技术,使用DDS产生单载频脉冲和线性调频脉冲复合波形,使用数字接收机对回波信号进行数字化处理,使用DBF形成数字化接收波束。米波圆接收阵雷达多天线单元和多接收通道,这样必然带来阵列系统误差。虽然工程设计人员竭尽全力从硬件设计、电路制造和机械加工上保证阵列多通道的一致性,但是有些误差是无法避免的。比如环境的温度、湿度、天线的耦合、有源器件的老化及其特性随着温度的变化等都会引起阵列误差,而现在的各种先进信号处理算法对阵列误差非常敏感,有时系统误差甚至会导致这些算法失效。由于误差是制约雷达系统性能的一个重要因素,所以在本论文中,重点分析了幅相误差对米波圆阵天线系统性能的影响。多通道幅相误差不仅会影响天线方向图的天线增益、波瓣宽度、副瓣电平,而且会降低接收的信噪比,严重影响空域滤波效果。为了最小程度地降低多通道幅相误差对系统性能的影响,我们采用了多通道的幅相均衡校正技术,介绍了幅相校正原理和系统实现,最后给出了一部新型米波雷达的数字波束形成方向图测试结果。在研究过程中,采用概率统计方法推导出了存在误差时的天线方向图统计特性,并通过大量的仿真实验验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.2 研究的目的
• 1.3 国内外现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 本文的结构安排
• 2 圆形阵列的方向图
• 2.1 均匀圆阵列方向图函数
• 2.2 均匀圆阵列方向图特性
• 2.3 米波圆阵天线
• 2.4 本章小结
• 3 雷达的组成及幅相误差对方向图的影响
• 3.1 米波圆接收阵雷达的组成和工作原理
• 3.2 DBF的基本原理
• 3.3 接收天线阵方向图
• 3.3.1 接收天线阵
• 3.3.2 接收天线阵方向图
• 3.4 幅相误差对DBF波束性能的影响
• 3.5 本章小结
• 4 接收机系统幅相误差及其工程实现
• 4.1 模拟接收机的系统失真及误差
• 4.1.1 低噪声高频放大器和中频放大器
• 4.1.2 混频器
• 4.1.3 同步检波器
• 4.1.4 视频放大器
• 4.2 数字接收机
• 4.3 米波雷达数字接收机的工程实现
• 4.4 本章小结
• 5 校正系统
• 5.1 校正原理
• 5.2 校正误差方案
• 5.3 通道校正分系统
• 5.4 系统测试
• 5.5 本章小结
• 6 测试及总结
• 6.1 雷达接收阵DBF水平方向图的测试
• 6.1.1 接收天线DFB水平方向图
• 6.1.2 测试方法说明
• 6.1.3 测试步骤
• 6.1.4 测试结果
• 6.2 总结
• 致谢
• 参考文献