針對陣列誤差下傳統(tǒng)自適應(yīng)數(shù)字波束形成方法導(dǎo)致波束形成器輸出性能下降的問題,提出一種基于二階錐規(guī)劃的穩(wěn)健自適應(yīng)寬帶恒定束寬數(shù)字波束形成方法。首先,基于空間響應(yīng)變化約束設(shè)計恒定束寬的波束形成器;然后,根據(jù)陣列實(shí)際導(dǎo)向矢量和理想導(dǎo)向矢量之間的誤差二范數(shù)優(yōu)化幅度不等式約束下的最小輸出功率;最后,通過變量的重新定義利用二階錐規(guī)劃求解優(yōu)化模型。數(shù)值仿真結(jié)果表明:所提方法能夠解決陣列誤差下寬帶數(shù)字波束形成的穩(wěn)健性問題;同時,能夠以較低的計算復(fù)雜度獲得較高的陣列輸出信干噪比。 

【文章來源】：現(xiàn)代雷達(dá). 2020,42(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

FIR結(jié)構(gòu)的寬帶數(shù)字波束形成示意圖

圖2a)給出了陣列誤差下傳統(tǒng)寬帶波束形成方法對理想導(dǎo)向矢量進(jìn)行約束的波束方向圖,可以看出傳統(tǒng)方法對陣列誤差較敏感,波束形成器輸出性能下降,期望信號失真嚴(yán)重。圖2b)給出了傳統(tǒng)方法對實(shí)際導(dǎo)向矢量進(jìn)行約束的波束方向圖,可以看出波束正確指向期望信號方向,具有恒定束寬,同時在-10°和30°的干擾信號方向形成了較深的零陷,具有較好的干擾抑制能力。然而,由于實(shí)際導(dǎo)向矢量的精確值是未知的,圖2c)給出了本文方法獲得的波束方向圖,可以看出波束同樣正確指向了期望信號方向,同時在干擾信號方向形成了較深的零陷,表明了所提方法的有效性。3.2 性能分析

圖3給出了本文方法對期望信號和干擾信號的陣列增益響應(yīng)。可以看出在期望信號頻率范圍內(nèi),波束對期望信號具有恒定的幅度響應(yīng),同時對干擾信號的抑制能力平均達(dá)到-40 dB以下,具有良好的期望信號無失真輸出能力和干擾抑制能力。圖4給出了本文方法輸出SINR隨輸入SNR的變化曲線。作為對比,圖中也給出了傳統(tǒng)寬帶波束形成方法對理想導(dǎo)向矢量和實(shí)際導(dǎo)向矢量進(jìn)行約束的變化曲線。從圖中可以看出,在低輸入SNR(SNR≤-10 dB)的情況下,陣列誤差對傳統(tǒng)方法波束幾乎沒有什么影響,這是因?yàn)殛嚵兄饕种圃肼暋Ｈ欢?在高SNR(SNR≥0 dB)的情況下,傳統(tǒng)方法對理想導(dǎo)向矢量進(jìn)行約束使得期望信號被當(dāng)作干擾而抑制掉,導(dǎo)致輸出SINR嚴(yán)重下降。本文方法以犧牲一定的輸出SINR性能對隨機(jī)變化的陣列誤差具有穩(wěn)健性,能夠得到較為理想的期望信號輸出。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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