寬頻段二維天線陣型設(shè)計(jì)及其測(cè)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(tái)的電子偵察系統(tǒng)存在著比較明顯的優(yōu)勢(shì)，例如該系統(tǒng)可以不受國(guó)界和天氣的限制，可以實(shí)施全天候、大面積地偵察活動(dòng)，進(jìn)而可以更加方便、快速地獲取情報(bào)。在得到輻射信源相對(duì)于衛(wèi)星平臺(tái)的位置信息的基礎(chǔ)上，再根據(jù)衛(wèi)星當(dāng)時(shí)的運(yùn)行規(guī)律，就可以對(duì)輻射信號(hào)源進(jìn)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(duì)于等間距陣列來(lái)說(shuō)，陣列的分辨率勢(shì)必會(huì)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(cè)向模糊問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)之上，對(duì)這幾種常見(jiàn)陣型在寬頻段的測(cè)向性能進(jìn)行了比較，并在所選定的陣列的基礎(chǔ)上對(duì)其超分辨算法進(jìn)行研究。
　　本文主要工作安排如下：
　　第一部分，建立陣列信號(hào)處理的相關(guān)數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)章節(jié)中的測(cè)向模糊問(wèn)題及超分辨算法的研究提供依據(jù)。在窄帶信號(hào)模型的基礎(chǔ)上研究了經(jīng)典MUSIC算法(Multiple Signal Classifica

3、tion)進(jìn)行測(cè)向的基本原理。
　　第二部分，重點(diǎn)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(jiàn)的非等間距平面陣列的特性，并對(duì)這幾種非等間距陣列進(jìn)行測(cè)向精度的對(duì)比。同時(shí)對(duì)陣列的測(cè)向模糊問(wèn)題進(jìn)行了研究。由于電子偵察涉及到幾個(gè)甚至十幾個(gè)倍頻程的信號(hào)，所以在測(cè)向性能的基礎(chǔ)上對(duì)比了各陣列在帶頻段信號(hào)上的測(cè)向性能。
　　第三部分，分析了對(duì)相干信源的解相干算法。該部分首先分析了相干信號(hào)源對(duì)傳統(tǒng)測(cè)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(hào)與非相干信號(hào)，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(jià)。所以針對(duì)二維陣列，重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)相干信源的二維測(cè)向。
　　第四部分，研究了信源數(shù)估計(jì)算法。信源數(shù)是劃分噪聲子空間與信號(hào)子空間的依據(jù)，但是在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中信源數(shù)是不確

5、定的量，所以在進(jìn)行超分辨算法之前有必要進(jìn)行信源數(shù)的估計(jì)。在對(duì)蓋氏圓盤(pán)算法進(jìn)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(jì)方法。
　　第五部分，由于傳統(tǒng)二維MUSIC算法對(duì)DOA的估計(jì)需要進(jìn)行二維譜峰搜索，計(jì)算量過(guò)于復(fù)雜，所以該類算法已無(wú)法滿足工程應(yīng)用中的實(shí)時(shí)性要求。針對(duì)二維陣列的快速測(cè)向問(wèn)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(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步減少了計(jì)算量?？紤]到非圓信號(hào)在通信系統(tǒng)的廣