頻控陣?yán)走_(dá)(Frequency Diverse Array,FDA)近年來(lái)受到了國(guó)內(nèi)外科研工作者的高度研究關(guān)注。與傳統(tǒng)的相控陣?yán)走_(dá)(Phased Array,PA)相比,頻控陣的各陣元采用不同的發(fā)射載波頻率,而相控陣采用相同的發(fā)射載波頻率來(lái)發(fā)射信號(hào)。與多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷達(dá)相比,頻控陣發(fā)射信號(hào)本身不正交,從而可以獲得相干的陣列增益;而MIMO雷達(dá)各陣元發(fā)射信號(hào)相互正交,具有空間增益,但不具有相干陣列增益�；绢l控陣給每個(gè)陣元施加的頻率偏移是線性遞增的,這種頻率偏移會(huì)導(dǎo)致距離和角度依賴性的發(fā)射波束,而且這種波束也是在距離維和角度維相互耦合的,這就增大了其陣列優(yōu)化和參數(shù)估計(jì)難度。因此,本文針對(duì)頻控陣波束圖的距離依賴特性,研究頻控陣參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及其在新體制雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用,主要的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括:(1)提出了一種基于Costas序列的頻控陣頻偏設(shè)計(jì)方法:這種非線性頻率偏移可以產(chǎn)生偽隨機(jī)的能量分布特性,而且其角度和距離維也不再耦合,這樣目標(biāo)的角度和距離可以在接收信號(hào)處理中,通過匹配濾波器和子空間分解算法無(wú)模糊地被估計(jì)出。此外,這種偽隨機(jī)的能量分布圖也可用于設(shè)計(jì)低截獲概率(Low Probability of Intercept,LPI)雷達(dá)。(2)研究了一種基于多通道混頻-匹配濾波的頻控陣信號(hào)接收機(jī)設(shè)計(jì)方法:不同于傳統(tǒng)單載波混頻,該接收機(jī)使用與發(fā)射頻偏相對(duì)應(yīng)的多個(gè)載波對(duì)頻控陣信號(hào)進(jìn)行多通道下變頻,然后使用匹配濾波壓縮基帶波形,輸出同時(shí)包含目標(biāo)的距離和角度參數(shù)的矢量數(shù)據(jù)模型。這種接收機(jī)能夠同時(shí)處理重疊頻譜和非重疊頻譜的頻控陣信號(hào),分別對(duì)應(yīng)于發(fā)射相干波形和正交波形的頻控陣信號(hào)。利用距離和角度依賴性,該接收機(jī)能夠通過距離和角度依賴自適應(yīng)波束形成算法來(lái)實(shí)現(xiàn)抑制干擾,亦能通過空間譜估計(jì)算法進(jìn)行目標(biāo)在距離和角度域的聯(lián)合定位。(3)提出了一種改進(jìn)的嵌套頻控陣陣列設(shè)計(jì)方法:引入嵌套陣設(shè)計(jì)技術(shù),進(jìn)一步增大頻控陣的自由度并通過優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)射和接收陣元的位置和權(quán)重,從而在給定陣元個(gè)數(shù)條件下大大增加陣列的自由度,從而能夠探測(cè)和分辨更多雷達(dá)目標(biāo),并能有效抑制陣列柵瓣。同時(shí),還提出一種基于最小二乘法(Least Squares,LS)的大尺度陣列任意波束圖綜合新方法,該方法優(yōu)于傳統(tǒng)的多項(xiàng)式因式分解方法,特別是在設(shè)計(jì)一個(gè)有數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)陣元的大型陣列波束圖設(shè)計(jì)中更具優(yōu)勢(shì)。(4)提出了一種具有認(rèn)知功能的頻控陣?yán)走_(dá)技術(shù):通過綜合利用認(rèn)知雷達(dá)智能獲取的環(huán)境信息和頻控陣?yán)走_(dá)距離依賴的發(fā)射波束,自適應(yīng)優(yōu)化頻控陣?yán)走_(dá)在目標(biāo)跟蹤過程中采取的頻偏參數(shù),使得頻控陣發(fā)射波束聚焦在目標(biāo)位置,從而實(shí)現(xiàn)在提高接收機(jī)信噪比(Signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)的同時(shí),能夠有效避免目標(biāo)位置以外的干擾源影響。而且為了去除發(fā)射波束在距離維和角度維的耦合效應(yīng),提出了一種基于發(fā)射信干噪比最大化的非線性頻偏系數(shù)更新優(yōu)化算法,能夠根據(jù)目標(biāo)和干擾的位置信息自適應(yīng)優(yōu)化非線性頻偏參數(shù),將發(fā)射波束聚焦于目標(biāo)并且抑制干擾區(qū)域的輻射能量,從而改善頻控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射信干噪比,提高其目標(biāo)跟蹤性能。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN958
【部分圖文】：

最大似然估計(jì)方法在輸出端得到距離角度的二維波束圖。文獻(xiàn)[28] 結(jié)合了頻控陣和稀疏孔徑雷達(dá)的特點(diǎn)，成功抑制了陣列稀疏帶來(lái)的高旁瓣問題。文獻(xiàn)[29] 研究了基于連續(xù)波的頻控陣?yán)走_(dá)波束圖特點(diǎn)，并分析了其模糊函數(shù)，豐富了頻控陣?yán)走_(dá)所使用的波形。文獻(xiàn)[30] 首次研究了平面陣列的頻控陣?yán)走_(dá)，主要分析了三維發(fā)射波束圖的特點(diǎn)。文獻(xiàn)[31] 以提高 SINR 為目的，提出了一種可以得到最優(yōu)頻偏的頻控陣自適應(yīng)優(yōu)化選擇方法。文獻(xiàn)[32] 中，C. Cetintepe 主要研究分析了基于頻控陣 Radar cross section(RCS)特性的功率波動(dòng)改善。文獻(xiàn)[33] 在極化頻控陣上應(yīng)用了多維協(xié)同傾斜濾波技術(shù)，并且為了擴(kuò)展頻控陣的應(yīng)用范圍，比較了不同濾波器的SINR 抑制性能。文獻(xiàn)[34] 中的雷達(dá)系統(tǒng)接收機(jī)為傳統(tǒng)的均勻線陣相控陣，而發(fā)射機(jī)則采用了非均勻間隔陣列的頻控陣，并利用發(fā)射接收波束形成對(duì)靜止平臺(tái)情況下進(jìn)行單目標(biāo)和多目標(biāo)成像。文獻(xiàn)[35] 采用了一種非線性的對(duì)數(shù)頻偏頻控陣，由于其頻率增量的非線性可以在空間中形成點(diǎn)狀波束圖，這是一種解決頻控陣距離-角度耦合問題的有效方法。在文獻(xiàn)[36] 中，為了得到在目標(biāo)處時(shí)不變的波束圖，作者提出了一種基于時(shí)變頻偏的頻控陣模型，該模型的提出對(duì)今后的雷達(dá)-通信一體化技術(shù)研究奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

只能指向特定的角度。 波束圖的角度依賴特性分析 每個(gè)天線發(fā)射相干信號(hào)，并利用移相器實(shí)現(xiàn)波列處理，近年來(lái)又出現(xiàn)了 MIMO 雷達(dá)。MIM號(hào)，所以 MIMO 雷達(dá)相對(duì)于相控陣?yán)走_(dá)而言輸入多輸出系統(tǒng)，所以可以簡(jiǎn)單地定義發(fā)射為 MIMO 系統(tǒng)。而只有一端采用多陣元，另入多出 SIMO 系統(tǒng)或多入單出 MISO 系統(tǒng)。 方式，MIMO 雷達(dá)可分為分布式 MIMO 雷達(dá)對(duì)于分布式 MIMO 雷達(dá)，收發(fā)天線放置在不同步時(shí)序。而集中式 MIMO 雷達(dá)指的是發(fā)射也是最常見的雷達(dá)形式，如無(wú)特殊說(shuō)明，本文IMO 雷達(dá)（以下均稱為 MIMO 雷達(dá)）。

據(jù)不同目標(biāo)位置來(lái)適當(dāng)調(diào)整頻偏 f 是必要的，在本文的后續(xù)章節(jié)中，這一點(diǎn)也有所體現(xiàn)。圖 2-4 表示在 t 0 s時(shí)刻頻控陣?yán)走_(dá)的三維發(fā)射波束圖，其中發(fā)射信號(hào)的載頻0f 10GHz，頻率偏移 f 30kHz，發(fā)射陣元數(shù)M 12。通過分析圖 2-4，可以發(fā)現(xiàn)頻控陣?yán)走_(dá)的波束圖具有距離—角度聯(lián)合依賴性，而且在距離維和角度維具
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 楊杰;廖桂生;;基于空域稀疏性的嵌套MIMO雷達(dá)DOA估計(jì)算法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2014年11期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王永兵;頻控陣陣列參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其目標(biāo)定位研究[D];電子科技大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2841834