均勻圓陣波束形成技術與仿真分析.pdf

1、無源定位系統(tǒng)中需要將非常強的直達波信號與經(jīng)目標散射后的弱散射信號分離并獲取最終的目標方位信息,因而需要使用空時域相結合的信號處理方法來實現(xiàn)直達波和散射波信號的分離。均勻圓陣天線由于其二維掃描和水平方向360°全方位覆蓋特性使其在無源定位系統(tǒng)中得到重視及應用。本文以無源定位系統(tǒng)為背景,在均勻圓陣條件下,研究了無源定位系統(tǒng)采用數(shù)字波束形成技術從空域實現(xiàn)強直達波信號與弱散射信號分離的信號處理方法。
　　由于均勻圓陣采用數(shù)字波束形成(DB

2、F)技術形成的天線方向圖旁瓣較高,制約了其對干擾信號的抑制能力。為了提高均勻圓陣的抗干擾性能,本文首先研究了無源定位中基于均勻圓陣的低旁瓣波束形成算法。分別對加窗函數(shù)法、虛擬干擾法以、最優(yōu)化約束靜態(tài)綜合法和參考函數(shù)法進行了分析與仿真驗證。結果表明,虛擬干擾法和最優(yōu)化約束靜態(tài)綜合法可以得到-30dB的旁瓣水平。
　　此外,在抑制強直達波信號并提取弱散射信號時,需要實現(xiàn)寬零陷的方向圖。針對均勻圓陣常規(guī)零陷形成算法零陷寬度較窄的問題,分

3、析了零陷加寬的算法,以保證抑制強信號的有效性。論文分析了多角度零陷、最優(yōu)化靜態(tài)約束綜合零陷和協(xié)方差矩陣加權零陷等零陷加寬算法,并完成了基于均勻線陣和均勻圓陣的算法仿真與有效性分析。其中,多角度零陷簡單易用,且零陷深度與寬度俱佳,在-100dB處的零陷寬度可以達到10°以上,適用于不知道散射波方位只在直達波方向上形成零陷來抑制直達波提取散射波的場合。而最優(yōu)化約束靜態(tài)波束控制方法在-80dB處可以得到理想的零陷寬度,且保持了主瓣基本不變,適