【摘要】：隨著電子偵察要求的瞬時帶寬越來越寬,雷達(dá)信號處理對于大帶寬、高距離分辨力的要求日益提高,寬帶信號的陣列處理日益受到關(guān)注。寬帶陣列可應(yīng)用于電子偵察的大帶寬信號的測向和相控陣大帶寬的波束形成。由于寬帶信號到達(dá)陣列各陣元的包絡(luò)差異不可忽略,陣列相對于寬帶信號不滿足不變可加性,因此窄帶信號的處理方法不再適用于寬帶信號的處理。在此背景下,本文主要研究寬帶陣列信號處理技術(shù),首先對寬帶信號的波達(dá)方向估計展開研究,并且重點研究恒定束寬的寬帶波束形成技術(shù)和寬帶波束賦形技術(shù):首先介紹了兩種基于子空間的寬帶波達(dá)方向估計算法,非相干信號子空間方法(ISSM)和相干信號子空間算法(CSSM),并對這兩種方法進行了對比、分析。接著介紹了對預(yù)估角誤差魯棒的CSSM算法,該方法的思想是在得到有誤差的信源粗估角的基礎(chǔ)上,構(gòu)建評價譜函數(shù),搜索評價譜峰得到最終的波達(dá)方向估計角度。在分析對比其性能的基礎(chǔ)上,針對其方法誤差較大,無法測量非相干信號的問題,提出了改進的2范數(shù)十字檢測CSSM算法,利用原有評價譜的十字特性,建立新的評價譜函數(shù),使評價譜能量更集中。該方法相較于原方法可估計非相干信號,并具有更好的角度估計性能,仿真結(jié)果表明改進算法相較于原方法估計性能提升了0.4°。接著介紹了基于空頻結(jié)構(gòu)的寬帶波束形成方法并對基于牛頓迭代法的切比雪夫加權(quán)恒定束寬寬帶波束形成方法進行介紹。接著介紹基于空時結(jié)構(gòu)的經(jīng)典寬帶波束形成方法,并利用固定加權(quán)最小二乘法生成波束形成權(quán)值。而針對寬帶波束形成中的重要應(yīng)用波束賦形技術(shù),介紹了基于迭代變加權(quán)最小二乘的寬帶波束形成方法。針對其出現(xiàn)的當(dāng)波束形成主瓣指向偏離法線方向時,會出現(xiàn)隨頻率畸變的凸起高旁瓣電平影響波束形成性能的問題,提出改進的快速迭代最小二乘寬度波束形成方法,通過改進旁瓣權(quán)函數(shù)設(shè)計和迭代方法,在保持近似恒定束寬的同時,實現(xiàn)頻率一致性的改善,并提升波束賦形的平坦度。通過等距線陣的仿真結(jié)果表明,所提方法在波束形成主瓣指向偏離法線方向時,相對于原方法有效的抑制了畸變的旁瓣電平,第一主副比相較于原方法增大了12dB,并得到預(yù)期波束圖,實現(xiàn)了恒定束寬和波束賦形。本文提出的寬帶波達(dá)方向估計和寬帶恒定束寬波束形成方法有望應(yīng)用于電子偵察陣列系統(tǒng)中,為我國軍民兩用的寬帶信號測向技術(shù)提供支撐。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN911.7
【圖文】：

0d c / 2f 即半波長，匹配波束形成輸出如圖 2.3 所示。圖2.3 匹配波束形成方向圖由圖 2.3 可以看出匹配波束形成的最大副瓣為第一副瓣，且大約為-13.5dB，副瓣電平較高，在實際應(yīng)用中會導(dǎo)致強干擾從副瓣進入，為壓低副瓣，可做加窗處理（即對幅度進行加權(quán)）。對于本文討論的均勻線陣，一般加 Chebyshev 窗，對比加 45dB的 Chebyshev 窗與未加窗的方向圖如圖 2.4 所示。

第二章 陣列模型及信號處理基礎(chǔ)理論13圖2.4 加 Chebyshev 窗的方向圖由圖 2.4 可以看出，加 Chebyshev 窗后的匹配波束形成方向圖壓低了副瓣電平，但付出了主瓣展寬，空間目標(biāo)角度分辨力降低的代價。因此在實際應(yīng)用場景中要具體分析是否加窗和哪一種窗可達(dá)到指標(biāo)要求。匹配波束形成一般用于相控陣?yán)走_(dá)，通過在數(shù)字端改變波束指向?qū)崿F(xiàn)電掃，實現(xiàn)難度簡單且節(jié)省資源，但對于均勻線陣，有波束寬度：0.89 0.89 51( )/ BWradMd D D (2-19)式中D為陣列有效孔徑，可見波束寬度受其制約。這里再介紹關(guān)于分辨力的概念，目標(biāo)分辨力，即是指在多個遠(yuǎn)場信源從不同角度入射的條件下，陣列接收系統(tǒng)是否能將多個臨近目標(biāo)從角度上區(qū)分的能力

0 0x陣，陣元個數(shù)為 M 16，期望信號中心頻率0f 400M干擾信號方向為 10 ，40 ，陣元間距為0d 0.5( c / f )則 Capon 波束形成方向圖如圖 2.5 所示。

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本文編號：2804161