機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)機載任務(wù)設(shè)備的性能將有質(zhì)的飛躍，例如探測距離大幅度增加、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，劃分為多個小口徑的子相控陣。對于飛機而言，每個子相控陣可以安裝在飛機機翼的不同位置，既保證了天線的增益，也不影響飛機的氣動力學(xué)要求，同時又巧妙地解決了天線在飛機上的安裝問題。因此分

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

3、衛(wèi)星或者地面站的角度是不相同的。需要通過一定的方法，對每個陣面的信號的波達(dá)方向（Direction of arrival，DOA）進(jìn)行計算。于是給出一種坐標(biāo)變換的方式來校正角度，并且將校正方法進(jìn)行實驗仿真，驗證其正確性。
　?、鄯治隽硕嘧雨嚨男盘柡铣煞椒?。信號合成的目的，就是校正每個子陣輸出信號的延時差，使得這些信號可以實現(xiàn)同相疊加，從而進(jìn)一步提高信號的SNR。采用自適應(yīng)濾波的方法，通過對信號進(jìn)行加權(quán)求和，完成信號合成。不同的信號

4、采用的合成方式也不同。等輸入SNR下的信號合成要分成兩類，一類是高SNR下的信號合成，另一種是低SNR下的信號合成。對于較大SNR下的信號，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，實現(xiàn)信號合成。對于低SNR下的信號合成，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)行實驗仿真，驗證其可行性。不等輸入SNR下的信號合成需要對多路數(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的信號合成算法相同

5、，采用SUMPLE算法求其權(quán)矢量，校正每個子陣輸出信號的延時差，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)先采用譜估計方法對各路數(shù)據(jù)進(jìn)行SNR估計，然后通過最大比合并算法進(jìn)行加權(quán)求和。根據(jù)方法進(jìn)行實驗仿真，驗證方式的可行性。
　?、芟到y(tǒng)方案利用研究的信號處理方法進(jìn)行系統(tǒng)方向圖仿真。每個子陣分別通過兩種方式進(jìn)行波束合成，一種是在沒有進(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，信號合并也分兩種情況