论文摘要
随着导弹、卫星、航天飞行器的出现,中等精度的跟踪雷达逐渐满足不了武器系统的跟踪测量要求,因而催生了20世纪50年代诞生的精密跟踪雷达。典型的精密跟踪测量雷达都采用单脉冲技术,单脉冲雷达能同时提供对角误差敏感所需的所有波束,在单个雷达脉冲上同时比较各波束的输出,从而消除了在扫描和波束转换技术中不可避免的回波幅度随时间变化造成的影响。传统的单脉冲雷达基本是机械扫描雷达,复杂昂贵的单脉冲馈源设计和笨重的机电伺服系统大大限制了单脉冲雷达的应用范围和成本的降低。近年来提出的数字单脉冲跟踪系统能有效解决传统模拟单脉冲雷达存在的问题,基于阵列天线的数字波束形成技术使得单脉冲不再仅仅通过天线馈源设计,它是在适当的天线阵设计、下变频和阵列信号采集之后,在基带用数字信号处理办法实现数字单脉冲和差波束,产生角误差信息。根据角误差信息改变数字单脉冲的权系数来移动波束,跟踪目标。充分利用阵列天线和阵列信号处理技术的诸多优势,可以大大增加系统的灵活性。本文在重庆市院士基金项目的资助下,从以下三个方面对数字单脉冲跟踪系统中的数字波束形成技术进行了研究:(1)传统的数字波束形成算法是假设在无干扰的情况下对目标进行跟踪的,当存在主瓣或旁瓣干扰时,将会影响跟踪精度,针对这个问题,本文给出一种抑制旁瓣干扰的和差波束形成方法;(2)理想情况下在形成单脉冲和差波束时是假定通道之间是一致的,但是当通道不一致时,大大降低天线系统的性能,于是本文针对阵列天线通道不一致对单脉冲和差波束形成的影响及校正算法进行了研究;(3)对于一般的波束形成算法,当波束指向不同的方向时,波束宽度会发生变化,进而影响差波束的瞄准指向,本文给出了一种方向不变恒定束宽波束形成算法,当波束指向不同方向时,波束宽度基本不变。本文首先介绍了比幅、比相、和差单脉冲的跟踪原理和单脉冲雷达的发展过程;其次,阐述了数字单脉冲跟踪系统的基本结构和跟踪原理,并讨论了单脉冲和差波束形成算法,并给出相应的MATLAB仿真;最后,就上述提到的关于波束形成的三个方面分别做了算法层面的研究及相应的MATLAB仿真,仿真结果证明了算法的有效性。