相控阵主通道和保护通道自适应波束形成方法研究

论文摘要

自适应波束形成(ADBF)是相控阵信号处理的一项重要任务，它能将波束主瓣对准期望的有用信号，并在干扰方向产生零陷，从而达到有效提高信干噪比的目的。实际中大型相控阵通常含有成千上万个天线阵元，若采用阵元级处理将导致巨大的计算量和硬件成本，因此子阵级相控阵自适应波束形成方法的研究具有重要的理论意义和应用价值。为提高相控阵抗干扰能力，本文采用旁瓣消隐系统，深入研究旁瓣消隐系统主通道和保护通道的自适应波束形成方法：分析基于子阵级直接加权(DSW)结构的主通道常规ADBF方法，并在其基础上研究具有方向图控制能力的归一化方法、最优失匹配检测方法、子空间投影方法以及常规法与最优失匹配检测法相结合的方法。结合仿真证明了这些方法在理想阵列中实现较好的自适应性能。针对于实际阵列中常存在幅度和相位误差等问题，深入探讨了基于子阵级广义旁瓣对消(GSLC)结构的主通道常规ADBF方法，进一步研究应用Householder变换的严格正交阻塞矩阵方法，并讨论一种新的具有方向图控制能力的分级加权方法。仿真证明该结构下的ADBF方法大大提高了系统的鲁棒性。从避免波程差和降低虚警率的角度考虑，在主通道ADBF方法的基础上，研究一种新的基于阵列自身子阵输出的保护通道波束形成方法，保护通道仿真方向图包络附于主通道方向图旁瓣上方。该方法为恒虚警检测门限的设定提供理论基础。本文研究为优化自适应波束形成技术、提高系统鲁棒性和抗干扰性能提供了理论和实验依据，保护通道的提出对未来将ADBF技术结合到目标检测技术的研究具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.2.1 自适应波束形成技术的发展和应用
• 1.2.2 自适应波束形成技术的优化进程
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 子阵级自适应波束形成模型
• 2.1 引言
• 2.2 旁瓣消隐系统原理
• 2.3 自适应波束形成原理
• 2.3.1 自适应波束形成结构
• 2.3.2 二维平面阵信号模型
• 2.3.3 自适应性能指标
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于 DSW 结构的主通道自适应波束形成方法
• 3.1 引言
• 3.2 子阵级直接加权（DSW）结构
• 3.3 基于 DSW 结构的常规主通道自适应波束形成方法
• 3.4 基于 DSW 结构的改进主通道自适应波束形成方法
• 3.4.1 归一化方法
• 3.4.2 最优失匹配检测方法
• 3.4.3 子空间投影方法
• 3.4.4 常规与最优失匹配检测结合方法
• 3.5 仿真结果及性能分析
• 3.5.1 仿真结果
• 3.5.2 性能分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于 GSLC 结构的主通道自适应波束形成方法
• 4.1 引言
• 4.2 子阵级广义旁瓣对消（GSLC）结构
• 4.3 基于 GSLC 结构的常规主通道自适应波束形成方法
• 4.4 基于 GSLC 结构的改进主通道自适应波束形成方法
• 4.4.1 Householder 变换方法
• 4.4.2 分级加权方法
• 4.5 仿真结果及性能分析
• 4.5.1 仿真结果
• 4.5.2 性能分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于子阵输出的保护通道自适应波束形成方法
• 5.1 引言
• 5.2 子阵级保护通道结构
• 5.3 保护通道波束形成方法
• 5.3.1 保护通道静态波束形成方法
• 5.3.2 保护通道自适应波束形成方法
• 5.4 仿真结果及性能分析
• 5.4.1 仿真结果
• 5.4.2 性能分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢