機(jī)載分布式相控陣波束合成方法研究.pdf

1、由于雷達(dá)技術(shù)、光電技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，21世紀(jì)機(jī)載任務(wù)設(shè)備的性能將有質(zhì)的飛躍，例如探測(cè)距離大幅度增加、靈敏度更高、分辨率更細(xì)、質(zhì)量更小。在軍事方面，航空通信顯得尤為重要，在通信天線中，相控陣天線是通常的選擇。而分布式相控陣天線，可以巧妙地把大口徑相控陣，劃分為多個(gè)小口徑的子相控陣。對(duì)于飛機(jī)而言，每個(gè)子相控陣可以安裝在飛機(jī)機(jī)翼的不同位置，既保證了天線的增益，也不影響飛機(jī)的氣動(dòng)力學(xué)要求，同時(shí)又巧妙地解決了天線在飛機(jī)上的安裝問(wèn)題。因此分

2、布式相控陣的研究對(duì)于飛機(jī)的天線設(shè)計(jì)有著廣闊前景。故本論文就是針對(duì)機(jī)載的分布式相控陣波束合成的方法進(jìn)行研究，研究?jī)?nèi)容主要包括四個(gè)部分：
　?、傺芯苛讼嗫仃囎雨嚨脑O(shè)計(jì)方法。對(duì)相控陣原理進(jìn)行學(xué)習(xí)研究，弄清天線的各項(xiàng)基本參數(shù)包括方向圖、波束范圍、定向性、增益等等。對(duì)相控陣天線的信號(hào)模型進(jìn)行分析，對(duì)其指標(biāo)進(jìn)行了解分析，據(jù)此設(shè)計(jì)機(jī)載相控陣的均勻平面子陣。
　?、谘芯苛私嵌刃Ｕ姆椒?。由于每個(gè)子陣安裝在機(jī)翼上，機(jī)翼的變形使得每個(gè)陣面相對(duì)于

3、衛(wèi)星或者地面站的角度是不相同的。需要通過(guò)一定的方法，對(duì)每個(gè)陣面的信號(hào)的波達(dá)方向（Direction of arrival，DOA）進(jìn)行計(jì)算。于是給出一種坐標(biāo)變換的方式來(lái)校正角度，并且將校正方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，驗(yàn)證其正確性。
　?、鄯治隽硕嘧雨嚨男盘?hào)合成方法。信號(hào)合成的目的，就是校正每個(gè)子陣輸出信號(hào)的延時(shí)差，使得這些信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)同相疊加，從而進(jìn)一步提高信號(hào)的SNR。采用自適應(yīng)濾波的方法，通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和，完成信號(hào)合成。不同的信號(hào)

4、采用的合成方式也不同。等輸入SNR下的信號(hào)合成要分成兩類(lèi)，一類(lèi)是高SNR下的信號(hào)合成，另一種是低SNR下的信號(hào)合成。對(duì)于較大SNR下的信號(hào)，我們可以采用基于功率倒置準(zhǔn)則的自適應(yīng)LMS濾波算法，實(shí)現(xiàn)信號(hào)合成。對(duì)于低SNR下的信號(hào)合成，可以借鑒深空通信中的天線組陣方法。因此選擇SUMPLE算法。將選擇的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，驗(yàn)證其可行性。不等輸入SNR下的信號(hào)合成需要對(duì)多路數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次加權(quán)后再求和。第一次加權(quán)算法同等輸入SNR的信號(hào)合成算法相同

5、，采用SUMPLE算法求其權(quán)矢量，校正每個(gè)子陣輸出信號(hào)的延時(shí)差，使得第一次加權(quán)輸出的各路數(shù)據(jù)可同相疊加。第二次加權(quán)先采用譜估計(jì)方法對(duì)各路數(shù)據(jù)進(jìn)行SNR估計(jì)，然后通過(guò)最大比合并算法進(jìn)行加權(quán)求和。根據(jù)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，驗(yàn)證方式的可行性。
　　④系統(tǒng)方案利用研究的信號(hào)處理方法進(jìn)行系統(tǒng)方向圖仿真。每個(gè)子陣分別通過(guò)兩種方式進(jìn)行波束合成，一種是在沒(méi)有進(jìn)行角度矯正情況下進(jìn)行的，另一種是在進(jìn)行了角度校正的情況下進(jìn)行的。同樣地，信號(hào)合并也分兩種情況