雷达电子战系统的宽带数字波束形成实时实现

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频域宽带波束形成器优化设计

频域宽带波束形成器优化设计胡谨贤;张英波【摘要】将常规频域宽带波束形成运用到电子战侦察系统存在一个问题:分块DFT 处理会造成时域输出波形在块衔接处产生周期性失真,影响系统对信号时域参数的检测.为解决上述问题,在分析失真产生原因的基础上提出采用交叠DFT处理对传统方案予以改进,该方法首先对预处理数据进行交叠分段,再完成DFT运算及后续窄带处理.最后的仿真通过对比改进前后方案时域输出波形的保真度,验证改进后方法能有效缓解时域输出波形失真对系统的影响,并为工程实现提供了依据.%There exists a problem in the application of the conventional frequency-domain broadband beamforming in electronic warfare reconnaissance systems: the periodic distortion of time-domain output waveform occurs in block cohesion due to block DFT processing,which has an impact on signal time-domain parameters detection. To solve the above-mentioned problem, the overlapped DFT method is adopted for the improvement of the conventional scheme based on the analysis of the causes of the distortion in this paper. The proposed method is to carry out overlapped subsection for the pretreatment data, and then perform DFT operation and narrow-band processing. Finally, the simulation results are given to compare fidelity of time-domain output waveform produced by two methods. The results indicate that the improved scheme minimizes time-domain output waveform distortion effectively and provides the basis for the engineering application.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)015【总页数】4页(P15-18)【关键词】电子战;频域波束形成;周期性失真;交叠DFT【作者】胡谨贤;张英波【作者单位】江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江212003;中船重工集团723研究所,江苏扬州 225001;中船重工集团723研究所,江苏扬州 225001【正文语种】中文【中图分类】TN97-340 引言随着电子技术的飞速发展和电磁信号环境的不断变化，新体制的电子战设备不断涌现，其中基于相控阵天线的电子战系统已经成为发展主流[1]。

数字波束形成-DBF

This paper introduces the principle of digital beam forming technology, the signal model of beam forming was presented, And the digital beam forming algorithm under the three calculation criterion was simulated by MATLAB, theoretical analysis and simulation results show that the three algorithms can achieve beamforming, and made some comparison between the three algorithms. At the same time, made some study about the adaptive narrow-band signal beam forming algorithm. Learned and Simulateded the LMS algorithm base on minimum mean square error criterion and RLS algorithm and MVDR algorithm, and do some comparison
本文介绍了数字波束形成技术的原理，对波束形成的信号模型进行了详细的推导，并且用 matlab 仿真了三种计算准则下的数字波束形成算法，理论分析和仿真结果表明以上三种算法都可以实现波束形成，并对三种算法进行了比较。同时研究了窄带信号的自适应波束形成的经典算法。研究并仿真了基于最小均方误差准则的 LMS 算法、RLS 算法和 MVDR 自适应算法，并且做了一些比较。

有源相控阵雷达在预警机上的应用及发展趋势

有源相控阵雷达在预警机上的应用及发展趋势3072007035 余鹏作为预警机的主要探测手段，预警机载雷达在单脉冲、数字式信号和数据处理、脉冲压缩、合成孔径以及脉冲多普勒等技术上已经取得较大的发展，然而随着未来战场环境的日益复杂化对抗和反对抗、干扰和反干扰技术的不断升级，预警机雷达面临的挑战也日渐严峻。

只有在技术上不断发展才能够适应未来战争需求。

有源相控阵技术建立在天线阵列技术、信号和数据处理技术以及微电子技术等多学科综合成果的基础上，是近年来正在发展的雷达新技术，将对预警机载雷达的发展带来深刻又广泛的影响。

1 有源相控阵雷达有源相控阵雷达采用分布式发射机，即天线是由许多辐射单元排成阵列形式构成的，且在天线阵面上的每个或数个辐射单元后面均接有固态收发组件。

由于天线阵面上存在着数千个直接向空间辐射能量的功率源器件，所以称为有源相控阵雷达。

1. 1 有源相控阵雷达的特点有源相控阵是按一定规律控制各个辐射单元的相位差，利用电磁波的干涉现象控制波束的方向。

由于相控阵雷达波束的方向是通过对每个辐射单元上信号的相对相位的改变进行电子控制而实现的，因而天线不用机械转动，只通过改变天线各辐射单元的相位差，就能实现波束在空间的扫描。

相对于一般机械扫描雷达和无源相控阵雷达，有源相控阵雷达具有以下特点：(1)能对付多目标。

相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割或多波束原理，可实现边搜索边跟踪工作方式。

通过电信号控制波束，可以实现瞬间捷变，在探测的同时进行目标识别、电子侦察甚至电子干扰等，适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。

(2)系统功率效率高。

机械扫描的雷达，发射机产生的射频功率由馈线网络送到天线阵面辐射出去，这个过程中的损耗较大，而有源相控阵雷达直接由天线阵元发射和接收射频信号，经过的路程短，功率损耗低，可以增大雷达的发射功率。

(3)功能多，机动性强。

有源相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种功能。

雷达数字波束形成技术

雷达数字波束形成技术是一种在雷达系统中应用的技术，其目的是提高雷达的性能和抗干扰能力。

数字波束形成技术（DBF）在雷达系统中能够实现超分辨和低副瓣性能，方便后续进行阵列信号处理，以获得优良性能。

它通过保存天线阵列单元信号的全部信息，并采用先进的数字信号处理技术对阵列信号进行处理，实现波束扫描和自适应波束形成等。

在雷达通信电子战领域，数字波束形成技术也常被应用。

例如，它可以通过形成单个或多个独立可控的波束，不损失信噪比的情况下，实现增强特定方向的信号功率并抑制其它方向的干扰信号。

然而，数字波束形成技术也存在一些问题。

例如，当合成波束较多时，其需要大量的运算资源，对硬件的要求极高。

使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理

使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理相控阵雷达是一种基于相控技术的雷达系统，它能够实现多波束的发射和接收，具有高分辨率、高精度和多目标探测等特点。

在现代军事和民用领域广泛应用。

本文将介绍使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理。

一、相控阵雷达的基本原理相控阵雷达由许多天线组成，这些天线被组织成一个二维或三维阵列。

每个天线都可以独立进行发射和接收信号。

通过控制相位差，可以实现波束的相应调控。

相控阵雷达主要通过以下原理实现目标探测：1. 多波束形成：相控阵雷达可以同时形成多个波束，每个波束可以独立指向不同的方向。

通过调整每个波束的发射相位差，可以实现对不同方向的目标同时探测。

2. 自适应波束形成：相控阵雷达可以根据环境和目标的变化，实时调整波束形成参数，提高雷达的性能。

例如，可以通过自适应波束形成技术，抑制多径效应和杂波干扰，提高探测的信噪比。

3. 高精度测角：相控阵雷达可以利用相控阵的几何结构，实现高精度的目标测角。

通过测量每个波束的相位差，可以计算出目标相对于雷达的方位和俯仰角。

4. 捷联测量：相控阵雷达可以利用多波束的测量结果，实现对目标位置的捷联测量。

通过将多个波束的测量结果进行融合，可以提高目标位置的准确性和可靠性。

二、相控阵雷达目标探测的步骤相控阵雷达进行目标探测的步骤主要包括以下几个环节：1. 发射信号：相控阵雷达首先需要发射一组电磁波信号。

这些信号会经过射频与微波电路的处理，形成合适的脉冲信号。

2. 波束形成：发射的信号进入相控阵雷达的阵列天线，通过调控每个天线的发射相位和幅度，形成多个波束。

每个波束可以独立指向不同的方向。

3. 目标回波接收：当发射的信号遇到目标时，会被目标反射回来，形成回波。

相控阵雷达的阵列天线接收并采集回波信号，并将其传送到接收机。

4. 信号处理：接收机对接收到的回波信号进行放大、滤波和混频等处理。

然后，利用自适应波束形成技术，抑制干扰信号和杂波，提取目标信号。

宽带宽角扫描相控阵天线系统

宽带宽角扫描相控阵天线系统随着无线通信技术的快速发展，相控阵天线系统在雷达、无线通信和电子战等领域的应用越来越广泛。

宽带宽角扫描相控阵天线系统具有宽频带、高角度覆盖和快速扫描等优势，成为当前研究的热点。

本文将介绍宽带宽角扫描相控阵天线系统的设计思路、实验结果及总结与展望。

关键词：相控阵天线、宽带宽角扫描、相控阵列、天线元、波束形成相控阵天线系统最早应用于军事领域，通过控制天线阵列中天线元的相位和幅度，改变波束的方向和形状，实现扫描和跟踪目标。

随着科技的不断发展，相控阵天线系统的应用逐渐扩展到民用领域，如无线通信、导航和雷达等。

宽带宽角扫描相控阵天线系统能够在宽频带内实现高角度覆盖和快速扫描，提高系统的抗干扰能力和目标检测能力，具有很高的应用价值。

宽带宽角扫描相控阵天线系统的设计思路主要包括以下方面：天线元设计：为了实现宽带宽角扫描，需要设计具有宽带性能的天线元。

可以采用偶极子、贴片天线或波导缝隙天线等，并优化其结构以实现宽频带覆盖。

相控阵列设计：根据应用需求，设计合适的相控阵列规模和排列方式。

为了实现高角度覆盖，需要合理设计天线元的激励幅度和相位，以及它们在阵列中的排列方式。

波束形成网络设计：采用合适的波束形成网络，实现天线元激励的幅度和相位的控制。

可以使用模拟移相器、数字波束形成器或其他波束形成网络来实现。

控制系统设计：为了实现快速扫描，需要设计高效的控制系统，包括数据采集、处理和传输等环节。

可以采用高速数字信号处理器或其他专用控制芯片来实现。

我们设计并制作了一个宽带宽角扫描相控阵天线系统，并对其实进行了实验测试。

实验中采用了24个天线元组成正方形阵列，每个天线元为24GHz双极化贴片天线。

通过波束形成网络对天线元进行激励，实现波束的高角度覆盖和快速扫描。

实验结果表明，该系统在20GHz 频带内具有良好的宽带性能，并且在40°扫描角度范围内波束形状变化平滑，角度分辨率达到5°。

基于子阵的宽带数字恒定波束形成技术

ｂｅｍｏｍｉｇｏｆｌｗｉｅｌｂｅｉｈｒｄｅｏｕｂａｒｙａｆｒｎｏｓｄｏｎｔｅｇａｆｓ — ｒａ．Ｋｅｒ：ｇｔｌｂｅｍｏｍｉｇ；ｉｅｎｏｔｎｔｂｅｍｉｔｓｔａｅａｐｌｎｓ — ｒａｙｗｏｄｓｄｉｉａａｆｒｎｗｄｂａｄｃｎｓａａｗｄｈ；ｐａｉｌｒｓｍｉｇ；ｕｂａｒｙ
陈舒敏，友益张
（舶重工集团公司７３，州２５０）船２所扬２０１
摘要：主要研究了基于子阵的宽带恒定波束形成方法，探讨了子阵带宽、阵大小和最大波束偏移角三者之间的约子
束关系，后给出了在子阵级实现低副瓣宽带波束形成的条件。最
所要求的第个阵元的权系数可由下式得出：
（）一惫ｄｏ
．
信号处理技术，以灵活方便地实现优良的波束性可
能。但将ＤＢＦ技术应用到电子战系统的例子还较少，要原因是电子战系统为宽带系统，宽带处理主而
关键词：数字波束形成；宽带恒定束宽；间重采样；阵空子
中图分类号：Ｎ５．１Ｔ９７５
文献标识码：Ａ
文章编号：Ｎ２１１（０００—０７５Ｃ３—４３２１）５５— ００
ＷｉｅｎｄＤｉｉａｎｓａｔＢｅｍｒｉｇＴｅｈｑｕｄｂａｇｔｌＣｏｔｎａＦｏｍｎｃｎｉｅＢａｅｎＳｂａｒｙｓｄｏｕ－ｒａ

单比特宽带接收机频域多波束测向技术

单比特宽带接收机频域多波束测向技术陈昊【摘要】The processing flow of the frequency-domain multi-beam direction finding for the monobit wideband receivers is introduced with the key problems discussed.The performances of the single and multiple signals in the frequency and direction finding are analyz%介绍了单比特宽带接收机频域多波束测向的处理流程,并探讨了多波束测向中的关键问题,通过计算机仿真,分析了所提方法对单个及多个信号在测频、测向方面的性能,证明了该方法的可行性和有效性。

【期刊名称】《雷达与对抗》【年(卷),期】2011(031)002【总页数】6页(P19-23,38)【关键词】单比特接收机;快速傅里叶变换;频域多波束形成;比幅测向【作者】陈昊【作者单位】中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州450047【正文语种】中文【中图分类】TN957.511 引言单比特接收机［1］这一概念源于商用GPS 接收机的设计。

在商用GPS 接收机中使用的模/数转换器ADC 一般只有1～2bit，而相对于GPS信号来说，一般的脉冲射频信号要简单得多。

因此，采用位数较少的ADC的思想在宽带接收机设计中得到采纳，单比特接收机这一名词从而得到应用。

采用单比特接收机这项技术，可以在实现给定的接收功能的前提下使接收机硬件最简化，而接收机的性能仅有轻微的降低。

单比特数字接收机的主要优点是结构简单，可以在一个芯片上实现整个设计，当然也得为此付出代价，那就是在配置—定的情况下接收机的性能会有所下降。

因此，不能把单比特接收机看作是数字信道化途径的直接替换。

单比特接收机只能用于某些特殊的场合，或者只是用于加强或补充其他接收机的功能。

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第２卷第３７期
文章编号：０６— ３８２１０１０９４（００）３—０１０３４— ４
计
算
机
仿
真
２０月０年３１
雷达电子战系统的宽带数字波束形成实时实现
李磊，。费伟伟，岑凡，惠智蔡
（．中国科学院声学研究所，京１０３２１北００９；．中国科学院电子学研究所，京１０３３ｔ圈科学院研究北００９；｛ ¨宪，京１０３）北００９
ａｄａｏｔｓｂ—ｂｎｅｍｆｒｒｔｄｃｅｓｈｘｅｓｖｏｎｄｐｓｕａｄｂａｏｍｅｏｅｒａｅｔｅｅｃｓｉｅｃｍｍｕｉａｉｎｄｔ．Ｔｅｓｈｍｅｐｒｒｎｅａａｙｉｎｃｔａａｏｈｃｅｅｆｍａｃｎｌｓｓｏ
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（．ＩｓｔｔｏｃｕｔｓｈｎｓＡａｅｙｏｃｎｅ，ｅｉ００９Ｃｉ；１ｎｔｕｆｏｓｃ，ＣｉｅｅｃｄｍｆｉｃｓＢｉｎ１０３，ｈａｉｅＡｉＳｅｊｇｎ
２ｎｔｕｅｏｌｔｎｃ，ＣｉｅｅＡａｅｙｏＳｉｃｓＢｉｎ００９Ｃｉａ．ＩｓｔｔｆｅｒｉｉＥｃｏｓｈｓｃｄｍｆｅｅｅ，ｅｉ１０３，ｈｎ；ｎｎｊｇ
摘要：雷达电子战信号系统巾宽带数字波束形成算法在工程中难以实时实现。要满足算法实时忭要求主要面临两个瓶颈：
其一是长点ＦＴ运算遗较大，以实时实现；二是多波束Ｉ子扫捕时运算模块实时数掘传输量过大，以保证实时传ｆｒ难乜难
输。提出了一种应用甚于ＲｐｄＯ总线信号处理平台的宽带数字波束形成的实时实方案陔方案采用了ＦＴ的二维ａｉｌＦ
分解算法，利用分模块流水线方法实现了长点ＦＴ实时运算。采用分频段宽带数字波束形成算法，Ｆ冉效减少了多波束电子
扫描时运算模块问实时数据传输量。该方案应用在基于ＲｐｄＯ总线的数字信号处平台的实时能分析和算法仿真结ａｉｌ果验证了该方案的可行性。该方案在需达电子战系统应用中具有一定的论研究意义和Ｊ程应用前景。：关键词：达电子战；带数字波束形成；速傅氏运算二维分解雷宽快中图分类号：Ｎ７Ｔ９文献标识码：Ａ
ｄｇｔｌｓｇｌｐｏｅｓｎａｆｒｉｉａｉｎａｒｃｓｉｇｐｌｔｏｍ．Ｔｉｅｈｄａｏｔｌｍｔｏｄｐｓ２ＤｅＦＫＩｔｅｌｚｌｒｍｇｐｎｓＦＦ１ｉｉｈｓｅｄｒａｉｏｒａｉｅｕｔａｈｏｉｔｎｈｇｐｅｅｌｔｍｅ ’