寬頻段二維天線陣型設(shè)計及其測向算法研究.pdf

1、與其它形式的電子偵察系統(tǒng)相比，以衛(wèi)星作為平臺的電子偵察系統(tǒng)存在著比較明顯的優(yōu)勢，例如該系統(tǒng)可以不受國界和天氣的限制，可以實施全天候、大面積地偵察活動，進而可以更加方便、快速地獲取情報。在得到輻射信源相對于衛(wèi)星平臺的位置信息的基礎(chǔ)上，再根據(jù)衛(wèi)星當(dāng)時的運行規(guī)律，就可以對輻射信號源進行定位。由于該系統(tǒng)的天線陣列尺寸與重量受到衛(wèi)星載荷的限制，所以接收陣列的尺寸和陣元數(shù)不能做的太大，那么對于等間距陣列來說，陣列的分辨率勢必會受到影響。
　　

2、為了解決分辨率與衛(wèi)星載荷之間的矛盾，本文主要研究了幾種非等間距陣列及陣列的測向模糊問題，并在此基礎(chǔ)之上，對這幾種常見陣型在寬頻段的測向性能進行了比較，并在所選定的陣列的基礎(chǔ)上對其超分辨算法進行研究。
　　本文主要工作安排如下：
　　第一部分，建立陣列信號處理的相關(guān)數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)章節(jié)中的測向模糊問題及超分辨算法的研究提供依據(jù)。在窄帶信號模型的基礎(chǔ)上研究了經(jīng)典MUSIC算法(Multiple Signal Classifica

3、tion)進行測向的基本原理。
　　第二部分，重點研究非等間距陣列。本部分在研究非等間距線性陣列布陣方法的基礎(chǔ)上，主要研究了幾種常見的非等間距平面陣列的特性，并對這幾種非等間距陣列進行測向精度的對比。同時對陣列的測向模糊問題進行了研究。由于電子偵察涉及到幾個甚至十幾個倍頻程的信號，所以在測向性能的基礎(chǔ)上對比了各陣列在帶頻段信號上的測向性能。
　　第三部分，分析了對相干信源的解相干算法。該部分首先分析了相干信號源對傳統(tǒng)測向算法

4、性能的影響，其次研究了空間平滑算法的解相干原理。為了兼顧相干信號與非相干信號，在此基礎(chǔ)了研究了修正的MUSIC算法。但是，該類算法只適用于等間距線性陣列，并且以犧牲陣列的有效孔徑為代價。所以針對二維陣列，重點研究了一種適用于二維陣列、陣列有效孔徑犧牲最小一種的解相干算法，并結(jié)合第二部分中的最優(yōu)陣型實現(xiàn)了對相干信源的二維測向。
　　第四部分，研究了信源數(shù)估計算法。信源數(shù)是劃分噪聲子空間與信號子空間的依據(jù)，但是在現(xiàn)實應(yīng)用中信源數(shù)是不確

5、定的量，所以在進行超分辨算法之前有必要進行信源數(shù)的估計。在對蓋氏圓盤算法進行研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合非等間距L陣及其解相干算法，提出了基于平面陣的相干信源數(shù)估計方法。
　　第五部分，由于傳統(tǒng)二維MUSIC算法對DOA的估計需要進行二維譜峰搜索，計算量過于復(fù)雜，所以該類算法已無法滿足工程應(yīng)用中的實時性要求。針對二維陣列的快速測向問題，本部分主要研究了參數(shù)加權(quán)算法，并在此基礎(chǔ)之上對其進行改進，進一步減少了計算量。考慮到非圓信號在通信系統(tǒng)的廣