相控阵天线的幅相误差校正算法及工程实现

摘要

数字阵列雷达的许多高分辨算法都是以阵列流形精确已知为基础的，然而由于天线阵列中的模拟器件老化和电路传输特性差异等问题使得阵列流形与理想情况存在不一致，会严重影响一些算法的性能。基于此，本文研究幅相误差带来的影响和如何对其进行校正的问题。
　　首先，本文研究了针对窄带信号阵列幅相误差的两种校正方法:自校正法和有源校正法。通过计算机仿真实验分析了阵列幅相误差对MUSIC算法的影响，并对比研究了两种校正方法的校正效果和影响算法性能的因素。
　　其次，本文论述了宽带信号的阵列模型和它的通用数字波束形成方法(RSS)，分析了阵列通道间频率特性的不一致给宽带波束形成带来的影响。为了校正阵列的幅相误差，本文采用了一种频域内的最小二乘拟合法去估计通道的均衡滤波器权值以及这种方法的改进算法，最后通过计算机仿真结果验证了算法的有效性。
　　最后，本文对某星载天线阵列幅相误差校正的大型工程项目进行了介绍，给出了具体的硬件平台搭建和总线架构。在此基础上，本文着重介绍了系统的监控管理模块和PC端的人机界面，最后通过计算机仿真数据验证了算法在实际工程应用中的正确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究历史及现状

1．2．1 窄带幅相误差校正的研究历史及现状

1．2．2 宽带阵列误差校正的研究历史及现状

1．3 论文的内容与安排

第二章 普通天线阵列幅相误差校正算法概述

2．1 阵列数字波束形成简介

2．1．1 阵列信号的数学模型

2．1．2 阵列方向图介绍

2．2 阵列误差的形成及其影响

2．2．1 阵列误差的建模分析

2．2．2 阵列误差对MUSIC算法的影响

2．3 有源校正算法

2．3．1 单辅助信源的通道幅相误差校正

2．3．2 多辅助信源的通道误差校正

2．3．3 算法仿真

2．4 自校正算法

2．4．1 自校正算法原理

2．4．2 算法仿真

2．5 本章小结

第三章 宽带信号阵列处理方法

3．1 宽带信号阵列模型

3．1．1 宽带信号概念

3．1．2 宽带信号阵列波束形成

3．2 宽带误差模型及其影响

3．2．1 宽带误差模型建立

3．2．2 误差的影响

3．3 本章小结

第四章 宽带信号的通道均衡

4．1 基于频域的通道均衡方法

4．2 频域均衡算法的改进

4．3 本章小结

第五章 相控阵天线的幅相误差校正算法及其工程实现

5．1 某星载信号处理板架构简介

5．1．1 星载信号处理板的硬件结构

5．1．2 FPGA+DSP结构开发流程介绍

5．2 幅相误差校正的系统监控模块的工程实现

5．2．1 串口通信原理

5．2．2 基于Borland C++Builder的系统监控界面

5．2．3 FPGA与PC机监控界面的通信

5．3 幅相误差校正算法在系统中的实现

5．4 本章小结

结束语

致谢

参考文献

硕士期间研究成果