宽带数字波束形成算法研究

论文摘要

雷达通常工作于敌方电子干扰的环境,这些干扰来自于不同的方向,若仅从时域、频域方面考虑,很难消减干扰信号。但如果信号处理从天线方向图出发,采用数字波束形成(DBF)技术,则能实现自适应低旁辧和自适应干扰置零,有效抑制干扰。然而,随着现代雷达的发展,特别是宽带雷达和大型数字阵列的出现,传统的DBF技术也面临着前所未有的挑战,亟需提出新的DBF算法。首先,针对宽带雷达的工作带宽,通道间存在失配的问题,本文提出了基于通道均衡的DBF技术。另外,对于大型数字阵天线,天线阵元数目太大,传统的DBF算法导致系统复杂而难以实现,本文提出了子阵划分的DBF技术。本文首先介绍了宽带数字波束形成的基本概念、研究现状。然后讨论了阵列天线、面阵天线在非自适应下的静态方向图及方向图的旁辧、栅辧、波束宽度等概念;介绍了自适应信号模型,并对自适应波束形成的基本准则和算法进行了理论分析和性能比较。接着引入了窄带信号模型和宽带信号模型,分析了通道失配对数字波束形成系统的性能影响,并从时域和频域角度出发,分别讨论了时域通道均衡和频域通道均衡的算法与实现,给出了通道均衡的仿真结果。然后,本文介绍了数字天线阵的子阵划分技术和部分自适应波束形成算法。针对宽带信号的色散问题,讨论了频域处理方法,将接收信号做DFT变换,进行子频带分解,然后采用非相干处理方法(ISM)或相干处理方法(CSM)进行波束形成。其中相干处理方法根据聚焦矩阵的不同,介绍了RSS算法、LS算法和一致聚焦算法,并给出了相应的仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究进展与现状
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 阵列天线自适应波束形成基本算法
• 2.1 阵列天线的静态方向图
• 2.1.1 均匀直线阵的静态方向图
• 2.1.2 平面阵的静态方向图
• 2.2 栅瓣问题
• 2.3 波束宽度
• 2.4 自适应波束形成的原理和准则
• 2.4.1 自适应波束形成的基本原理
• 2.4.2 自适应波束形成的几种基本准则
• 2.4.3 自适应波束形成的几种基本算法
• 第三章 宽带信号下自适应通道均衡
• 3.1 阵列信号模型
• 3.1.1 窄带信号模型
• 3.1.2 宽带信号模型
• 3.2 通道失配对波束形成影响分析
• 3.3 时域通道均衡原理
• 3.4 频域通道均衡原理
• 3.5 时域均衡和频域均衡的比较
• 第四章 子阵划分技术
• 4.1 子阵划分的基本思想
• 4.1.1 子阵划分的基本方法
• 4.1.2 子阵划分的缺点
• 4.2 子阵级自适应 DBF
• 第五章 宽带信号自适应 DBF 研究
• 5.1 宽带信号子频点平均（ISM）DBF 算法
• 5.2 宽带聚焦 DBF 算法基本原理
• 5.2.1 CSM 方法去相干原理
• 5.2.2 CSM 方法的计算模型
• 5.2.3 CSM 聚焦处理
• 5.3 宽带聚焦 DBF 的常用算法
• 5.3.1 RSS 算法
• 5.3.2 LS 算法
• 5.3.3 一致聚焦算法
• 5.4 仿真结果
• 5.4.1 宽带 ISM 算法
• 5.4.2 宽带聚焦类 RSS 算法
• 5.4.3 宽带聚焦类 LS 算法
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果