收发分置相控阵雷达直达波抑制技术_曹金坤
机载相控阵雷达STAP原理及其干扰方法研究
机载相控阵雷达STAP原理及其干扰方法研究唐孝国;张剑云【摘要】空时二维自适应处理技术（STAP）具有优越的杂波抑制性能，作为一种关键动目标检测技术，在机载和天基雷达中得到了广泛的应用。
首先介绍了机载雷达的杂波几何模型，阐述了机载相控阵雷达STAP技术的基本原理，然后从其弱点和局限性出发探讨了对其可能的几种干扰方式，并详细解释了其干扰机理，为机载相控阵雷达STAP干扰技术的具体实现打下了基础，具有一定的工程应用价值。
%Space-time adaptive processing （STAP） is used widely in airborne and space-based radar as a key techniques of MTI because of its superior Clutter Suppression performance. This paper firstly introduces the geometry of chutter of airborne radar, and elaborates the basic principle of STAP of airborne phased array radar. Then several jamming methods are proposed on the base of its weakness and limits and explaining its reasons at the same time, which builds a valid foundation for the realization of jamming for STAP technique. The proposed jamming methods have some theory value.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)015【总页数】5页(P71-74,77)【关键词】空时自适应处理;杌载相控阵雷达;雷达干扰;杂波抑制【作者】唐孝国;张剑云【作者单位】解放军电子工程学院，安徽合肥230037;解放军电子工程学院，安徽合肥230037【正文语种】中文【中图分类】TN97现代战争环境复杂，来袭目标常常是大纵深、全方位、多批次、全高度的。
双极化天线阵列抗干扰性能研究
双极化天线阵列抗干扰性能研究
郭华秋;孙迅;马忠志;李达;刘红
【期刊名称】《遥测遥控》
【年(卷),期】2024(45)3
【摘要】现代战场的电磁环境十分复杂,这使得卫星对导航抗干扰接收机的鲁棒性需求变得更为迫切。
极化敏感阵列是一种利用极化信息增加信号处理维度的技术,应用在导航领域可以改善接收机抗干扰性能。
本文研究了双极化阵列在复杂电磁环境下的抗干扰效果,理论分析了信号模型与双极化阵列原理,通过HFSS对阵列天线进行有限元仿真获取各阵元的幅度相位信息,利用幅相信息合成导向矢量,在MATLAB中对普通阵列和双极化阵列抗干扰能力进行仿真。
为验证理论仿真的可行性,研制了双极化阵列原理样机,在暗室环境采集数据并分析信号与干扰的输出功率。
在外场进行的收星定位测试中比较了普通阵列与双极化阵列的定位结果。
仿真和实测的结果表明,双极化阵列能抑制超自由度干扰,且对低仰角干扰有较好的鲁棒性。
值得注意的是,双极化天线在保持接收机小型化的同时表现出较好的鲁棒性,为接收机小型化提供了可行的解决方案。
【总页数】9页(P72-80)
【作者】郭华秋;孙迅;马忠志;李达;刘红
【作者单位】北京遥测技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V556.1;TN97
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单天线连续波雷达发射泄漏噪声全链抑制技术
单天线连续波雷达发射泄漏噪声全链抑制技术
雷云;王礼麒;石秀琨
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2022(62)8
【摘要】为提升单天线连续波雷达对弱小目标的远距离探测能力,分析了发射泄漏信号噪声对雷达检测性能的影响,提出了基于发射噪声全链抑制的解决方法。
该方
法首先在天馈链路中采用射频对消和反射对消技术抑制发射泄漏信号的功率电平,
其次在接收机链路中采用相参混频噪声对消技术进一步遏制发射泄漏噪声对接收机热噪声的影响,最后在发射链路上采用超低相噪的波形产生技术控制发射噪声电平。
整机试验结果表明,该方法应用到单天线连续波雷达中,不仅实现了对电力线等弱小
目标的远距离探测,而且与同样功能的脉冲雷达相比具有更优的性能和装机适应性。
【总页数】5页(P1131-1135)
【作者】雷云;王礼麒;石秀琨
【作者单位】中国西南电子技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.94
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子阵级相控阵差波束旁瓣抑制新方法
子阵级相控阵差波束旁瓣抑制新方法邱朝阳;雷丽丽;胡航;董晔【摘要】针对采用单脉冲技术的相控阵系统,在子阵级采用数字加权抑制差波束的旁瓣.利用遗传算法优化子阵级加权,构造了加权向量和方向图等两种适应度函数.对只使用一种适应度函数的常规遗传优化方法进行了改进,提出分阶段、多适应度函数的方法:将优化过程分为两个阶段,并分别使用加权向量和方向图参数作为适应度函数.改进方法提高了遗传优化的稳定性,提高了优化效率,改善了旁瓣抑制效果.仿真结果证明了所提出方法的有效性.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2011(026)001【总页数】6页(P13-17,202)【关键词】子阵级相控阵;遗传算法;数字加权;旁瓣抑制;差方向图【作者】邱朝阳;雷丽丽;胡航;董晔【作者单位】中航雷达与电子设备研究院航空电子系统射频综合仿真航空科技重点实验室,江苏,无锡,214063;哈尔滨工业大学电子与信息工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学电子与信息工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;中航雷达与电子设备研究院航空电子系统射频综合仿真航空科技重点实验室,江苏,无锡,214063【正文语种】中文【中图分类】TN957.511. 引言在相控阵雷达特别是多功能相控阵雷达中，阵列常常包含数千个阵元，因而,通常采用子阵结构[1-2]，只能得到子阵的数字化输出。
此时需要采用子阵级阵列处理技术。
如相控阵雷达应用自适应数字波束形成(Adaptive Digital Beamforming，即ADBF)时，需要采用子阵级ADBF；此时阵元级模拟加权用于抑制静态方向图的旁瓣，而子阵级数字加权用于进行自适应[3]。
很多相控阵雷达采用单脉冲技术测角，此时必须同时形成和、差波束，并对和、差波束的旁瓣进行抑制。
若在阵元上采用两种形式的模拟加权，即和波束的Taylor 加权及差波束的Bayliss加权[4]，则对包含成千上万阵元的阵列来说，需要高昂的成本。
机载预警雷达海杂波的抑制方法
机载预警雷达海杂波的抑制方法魏明珠【摘要】以机载预警雷达实测海杂波数据的统计特性为基础，系统分析了抑制海杂波的方法，涉及到波束内的信号检测方法和帧间积累方法两方面。
信号检测方法针对海杂波中的 Bragg 散射和 Whitecap 散射分量，处理方法包括时域信号检测和频域信号检测。
帧间积累方法主要针对海杂波分量中的 Burst 散射分量，采用的方法包括非相参的二进制积累、相参积累以及检测前跟踪。
通过系统分析不同海杂波环境下各种方法的选择和使用条件，为机载预警雷达海杂波背景下的信号处理领域提供了重要的依据。
%Based on the statistical properties of real sea clutter data from airborne early warning radar, the techniques of sea clutter suppression are analysed,which include beam-in signal detection algorithms and scan-to-scan integration methods.The beam-in processing algorithms aim at suppressing the Bragg scatters and whitecap scatters of the sea clutter.The algorithms involve time-domain signal detection and frequency-domain signal detection.Scan-to-scan integration methods aim at suppressing the burst scatter of sea clutter. The methods involve binary integration,coherent integration and track-before-detection.The systemic analy-sis of detection methods and configuration conditions provides the important basis for the sea clutter signal processing in airborne early warning radar.【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】7页(P627-632,638)【关键词】机载预警雷达;海杂波抑制;波束内检测;帧间积累【作者】魏明珠【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】TN957;TN959.730 引言机载预警雷达在搜索跟踪海面的舰船目标时,海杂波成为主要的背景环境,所以抑制海杂波成为对海工作方式的主要任务[1-2]。
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文章编号:1001-893X(2012)12-1881-06收发分置相控阵雷达直达波抑制技术X曹金坤1,孙 涛1,李 琨2(1.盲信号处理重点实验室,成都610041;2.西南电子电信技术研究所,成都610041)摘 要:分析了收发分置数字阵列相控阵雷达中直达波问题,研究了收发分置数字阵列相控阵雷达中直达波抑制方法,根据收发分置数字阵列相控阵雷达的工作方式、信号处理流程等特点以及雷达的实际应用,可采用收发隔离、数字波束形成零点抑制、异频滤波、自适应对消及脉冲压缩增益6个环节进行直达波抑制,理论分析和仿真结果表明所给出的直达波抑制方法能有效解决收发分置数字阵列相控阵雷达直达波干扰问题。关键词:数字阵列相控阵雷达;收发分置;直达波抑制;自适应数字滤波器中图分类号:TN958.92 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1001-893x.2012.12.004
DirectInterferenceSuppressionTechnologyforBistaticDigitalPhasedArrayRadar
CAOJin-kun1,SUNTao1,LIKun2(1.NationalKeyLaboratoryofBlindSignalProcessing,Chengdu610041,China;2.SouthwestElectronicsandTelecommunicationTechnologyResearchInstitute,Chengdu610041,China)
Abstract:Theproblemofdirec-tpath-interferenceinthebistaticdigitalphasedarrayradarisanalysed.Accordingtotheradarworkmode,signalprocessingarchitectureandradarpracticalapplication,severaltechnologiesarestud-iedincludingtransmitter-receiverisolation,digitalbeamadaptivenulling,frequencyagility,adaptivecancelingandpulsecompressiontosolveaboveproblem.Thetheoreticalanalysisandcomputersimulationindicatethatthepre-sentedtechnologiescansolvetheproblemofdirec-tpath-interferenceinthebistaticdigitalarrayradar.Keywords:digitalphasedarrayradar;bistaticradar;direc-tpath-interference;adaptivedigitalfilter
1 引 言随着世界各国空间活动的不断增加,空间碎片日益增多,对航天器的威胁日益严重,空间碎片的监测和编目引起各国的高度重视。由于空间碎片数量多、分布广、速度快,探测系统必须具备灵活的多波束、高效的多功能、良好的抗干扰以及多种自适应能力。根据数字阵列相控阵雷达的优越特点[1-2],将其应用到空间碎片探测中势在必行。另外,为了探测远距离目标,在雷达发射峰值功率难以提升的情况下,采用大时宽信号进行探测是可行办法,但对于收发一体雷达势必带来巨大的雷达盲区,同时为了提高雷达探测效率,充分利用雷达资源,采用收发分置的体制是一种必然选择。采用收发分置的数字阵列相控阵雷达进行探测时,雷达功率较高,且收发间距较近时,直达波干扰问题是影响雷达正常工作的重要因素。目前,国内外很多学者开展了直达波抑制技术研究并取得了一定成果,他们的研究对象主要是基于机会辐射源的无源雷达中的直达波抑制方法[3-12],其中有两种比
#1881#
第52卷第12期2012年12月电讯技术TelecommunicationEngineeringVol.52 No.12Dec.2012
X收稿日期:2012-04-11;修回日期:2012-10-22
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2010AA7034500)FoundationItem:TheNationalHigh-techR&DProgram(863Program)ofChina(2010AA7034500)较有代表性的方法:一是空域抑制技术[3,10-11],主要是基于波束形成零点技术;二是时域抑制技术[4-5,8,12],利用双通道信号基于延迟估计的直达波对消技术。上述两种抑制技术在基于机会辐射源的无源雷达应用中性能基本满足系统要求,但对于抑制收发分置的数字阵列相控阵雷达探测空间碎片时的直达波干扰,还远远不能满足系统使用要求。虽然数字雷达获得的是数字信号,波束形成零点技术的直达波抑制性能会优于无源雷达中的应用,但是仅仅靠波束形成零点技术还无法解决接收阵列接收回波信号时直达波干扰的影响;而基于延迟估计的直达波抑制技术,在多径严重以及低信噪比情况下其性能将下降。本文将针对收发分置的数字阵列相控阵雷达空间碎片探测的实际应用,从系统设计的角度,在其工作流程的各个环节采用多种方法来对直达波进行抑制,降低直达波干扰对雷达探测目标回波检测的影响。文章后续内容安排如下:第二部分对收发分置数字阵列相控阵雷达中的直达波干扰进行分析;第三部分针对雷达的工作模式、信号处理流程以及实际应用中多个环节给出不同直达波抑制方法并分析其直达波抑制能力;第四部分主要研究基于自适应滤波的直达波抑制方法,分析比较了两种自适应滤波方法的性能;最后给出本文的总结。2 收发分置数字阵列相控阵雷达中直达波干扰分析 数字阵列相控阵雷达为了能够解决雷达盲区问题并提高探测效率,雷达采用收发分置体制。但为了保证收发系统探测目标的空间同步,收发系统不能距离太远,对于每个发射脉冲其收发波束空间关系基本与单基地雷达相同。雷达系统探测示意图如图1所示。图1 收发分置的数字阵列相控阵雷达的直达波干扰示意图Fig.1Directinterferenceofbistaticdigitalarrayradarsketchmap2.1 直达波干扰分析直达波干扰是否会影响回波检测,取决于直达波抑制后直达波和回波功率比。下面首先计算直达波功率。直达波功率计算公式如下:Pth=K2PtG0tG0r(4PL)2LsLa(1)
式中,K为信号波长,Pt是雷达发射功率,G0t和G0r
分别是雷达天线发射副瓣增益和接收阵元副瓣增
益,L是收发间距,Ls是雷达系统损耗,La是收发隔离损耗。目标回波功率计算公式如下:
Pr=K2PtGltGlrR(4P)3R4mLs(2)式中,K、Pt同上,Glt和Glr分别是雷达天线发射主瓣增益和接收阵元主瓣增益,R是目标RCS,Rm是目标距离,Ls是雷达系统损耗。根据公式(1)和(2)计算得到直达波回波功率比表达式:PthPr=K#14PL2#G0tGlt#G0r
Glr
#1La
(3)
其中,K表达式如下:K=(4PR2m)2R(4)根据雷达距离方程:R4m=RK2PtSGltGlr(4P)3DmkTsLs(5)式中,S是雷达发射脉宽,Dm是雷达最小可检测因子。根据公式(5)可以计算得到
K=K2PtSGltGlr4PDmkTsLs(6)可以发现,K是一个仅和雷达设计指标有关的常数。根据空间碎片监视能力对雷达各种参数的要求,K值约为200~300dB。对于收发分置数字阵列相控阵雷达来说,在如此强的直达波干扰环境下,仅借助天线的波束形成零点技术抑制直达波干扰是不可能的。针对以上问题,本文根据雷达的工作模式、信号处理流程以及具体应用分析各种直达波抑制方法及其能力。2.2 直达波干扰形成直达波对回波信号的接收处理产生的干扰可以分成同波位干扰和异波位干扰两类。#1882#
www.teleonline.cn电讯技术 2012年(1)同波位干扰如图2所示,当脉宽较宽时,同一波位的发射信号所产生的直达波信号与目标回波信号在时间上交叠,对回波信号产生干扰。
图2 直达波同波位干扰示意图Fig.2Directinterferenceofsamebeamposition
由于同一发射脉冲所产生的直达波时延远小于回波,因此该情况下回波脉压主瓣将会落在直达波脉压旁瓣上。由于直达波旁瓣的干扰,回波检测受到影响。(2)异波位干扰如图3所示,发射脉冲2所产生的直达波信号与发射脉冲1所产生的回波信号在时间上交叠,对回波信号1产生干扰。
图3 直达波异波位干扰示意图Fig.3DirectInterferenceofdifferentbeamposition
由于回波时延的随机性,回波脉压主瓣可能落在直达波脉压结果的任意位置,因此直达波脉压的主瓣和旁瓣均会影响回波的检测。
3 直达波抑制方法及其性能根据收发分置数字阵列相控阵雷达的工作方式、信号处理流程等特点以及雷达的实际应用,可采用收发隔离、数字波束形成零点抑制、异频滤波、自适应对消及脉冲压缩增益6个环节进行直达波抑制,如图4所示。
图4 直达波和回波传播及处理流程Fig.4Processingflowofdirectinterferenceandecho
3.1 收发隔离方法及能力为抑制直达波干扰,在发射阵面和接收阵面中间引入隔离体,隔断直达波的直射路径。此时,直达波通过绕射路径到达接收阵面,如图5所示。
图5 发射和接收遮蔽角定义Fig.5Cloakofthetransmitantennaandreceivingantenna
为分析直达波的隔离效果,计算直达波绕射路径与直射路径间的功率衰减,可采用典型的单刃峰、多刃峰和圆顶峰三类隔离体的绕射模型,其中单刃峰可与多刃峰等效。图6给出了单刃峰和多刃峰等效示意图,其中中间大隔离体与采用同时两个小隔离体具有同样的隔离效果。图7给出了圆顶峰几何模型示意图。
图6 单刃峰等效模型Fig.6Equivalentmodelofsingleedgepeak#1883#
第52卷曹金坤等:收发分置相控阵雷达直达波抑制技术第12期