自适应干扰置零与波束形成算法研究

论文摘要

现代数字相控阵雷达系统中通常采用自适应算法,以控制波束的零点位置,达到抑制干扰信号的目的,这是现代雷达采用的先进技术之一。唯相位波束形成算法主要用于方向图的波束零点控制。因为唯相位算法只利用了权值的相位信息,所以实现更为容易。为了充分利用发射功能组件的能力,在发射模式中对方向图零点的控制应该采用唯相位的波束置零方法。由于这种方法只利用了权系数的相位信息,确定相位扰动(或权系数)的方程组一般都是非线性方程组,求解比较困难。目前常见的算法主要有小相位扰动算法、大相位扰动算法、期望方向增益最大约束算法、波束改造算法、最大信噪比准则下基于梯度的算法、权矢量投影算法等。相控阵雷达战术性能的提高,很大程度上有赖于形成多个波束的能力。在雷达中,需要对多个目标进行观测时,阵列天线可以同时形成多个波束,分别对准不同的目标。在特殊情况下,甚至可以覆盖整个空域。形成多波束的方法有多种,本文也介绍了基于FFT的数字多波束形成方法。为了解决非线性方程组求解比较困难的问题,本文在第三章介绍了小相位扰动约束唯相位算法,详细推导了算法原理以及进行了仿真实验;在第四章详细介绍了期望方向增益最大约束唯相位算法,作了系统仿真。本文仔细分析了它们各自的性能和优缺点,这两种算法均可应用于自适应阵列的发射模式,从而能大大提高雷达抗干扰的能力。在采用唯相位算法进行波束置零之前,有必要了解自适应波束形成和多波束形成的原理,因此本文还在第二章对此作了介绍,并进行了原理推导和仿真实验。第五章是本文的重点,主要介绍了期望方向增益最大约束唯相位算法应用于宽带数字阵雷达中进行波束置零的情况。为此,本章介绍了三种宽带波束形成技术,并将期望方向增益最大约束唯相位算法分别应用于这三种宽带波束,进行了理论推导和仿真分析,得出实验结果。另外,本章还简要介绍了多波束置零,作了初步的探讨。最后,在第六章对全文作了总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本文主要工作及结构安排
• 第二章 自适应波束形成算法（DBF）及多波束技术
• 2.1 自适应波束形成算法（DBF）
• 2.1.1 自适应波束形成算法概述
• 2.1.2 自适应波束形成算法
• 2.1.3 最小方差无失真响应（MVDR）算法
• 2.1.4 仿真实验
• 2.2 多波束技术
• 2.2.1 线阵多波束
• 2.2.2 面阵多波束
• 2.2.3 仿真实验
• 第三章 小相位扰动约束唯相位算法
• 3.1 均匀线阵的小相位扰动约束唯相位算法
• 3.1.1 算法推导
• 3.1.2 仿真结果及性能分析
• 3.2 矩形面阵的小相位扰动约束唯相位算法
• 3.2.1 算法推导
• 3.2.2 仿真结果及性能分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 期望方向增益最大约束算法
• 4.1 均匀线阵的期望方向增益最大约束算法
• 4.1.1 算法原理分析
• 4.1.2 求解方法
• 4.1.3 仿真实验
• 4.2 面阵的期望方向增益最大约束算法
• 4.2.1 算法推导
• 4.2.2 求解方法
• 4.2.3 仿真实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 宽带数字阵雷达中的多波束唯相位算法
• 5.1 宽带数字阵雷达
• 5.1.1 宽带信号
• 5.1.2 宽带数字阵雷达简介
• 5.2 宽带波束形成
• 5.2.1 宽带信号基于时延的数字波束形成
• 5.2.2 恒定束宽的宽带数字波束形成算法
• 5.3 系统仿真
• 5.3.1 宽带信号基于时延的数字波束形成置零仿真
• 5.3.2 恒定束宽的宽带数字波束形成置零仿真
• 5.3.3 多波束置零
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间研究成果