二维相控阵子阵划分和数字波束形成技术研究

摘要

数字波束形成(DBF:Digital Beam Forming)技术使相控阵雷达在日益复杂的电磁环境中具有许多优势。二维相控阵往往都有成千上万个阵元,实际应用通常将天线阵面进行子阵划分以减小系统规模,降低系统软硬件成本。为此需要采用子阵级DBF算法。
　　不同的子阵划分方式对波束的性能有明显影响,但对不同的雷达应用并没有统一的最优划分方法。波束自适应同时需要降低副瓣以减小环境杂波和突发干扰信号对系统性能的影响。所以本文主要研究了面阵的子阵划分方法和自适应下的副瓣控制技术。主要内容和创新点如下:
　　1.子阵划分:介绍了已有的三种固定子阵划分方式。针对特定的优化目标,用遗传算法(GA:Genetic Algorithm)优化矩形栅格阵的子阵划分。仿真表明,优化后的子阵划分能得到明显更优的和差波束。
　　2.静态波束副瓣控制技术:研究和分析了几种常见的静态波束副瓣控制算法,给出了线阵和面阵下的MATLAB仿真结果。
　　3.自适应波束形成技术:将经典自适应算法分三类介绍1)基于迭代的最小均方误差法;2)基于采样矩阵求逆类算法和3)基于干扰子空间类的算法。详细分析了自适应波束副瓣升高的原因及解决方法,并给出了相应的仿真结果。
　　4.提出基于凸优化的子阵级低副瓣自适应波束形成算法。相比于同等条件下性能已经很优的惩罚函数自适应算法,仿真结果证明,提出的算法具有更优的副瓣性能和主瓣保形能力。

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第一章 绪论

1. 1研究工作的背景与意义

1. 2研究历史及现状

1. 3论文主要内容和章节安排

第二章 阵列信号模型及数字波束形成原理

2. 1 阵列信号模型

2. 2数字波束形成原理

2. 3本章总结

第三章 子阵划分技术

3. 1 引言

3. 2均匀子阵划分

3. 3已有非均匀子阵划分方法

3. 4基于遗传算法的子阵划分

3. 5本章小结

第四章 数字波束形成技术

4. 1 引言

4. 2静态波束形成

4. 3自适应波束形成

4. 4 平面阵自适应波束形成

4. 5本章小结

第五章 总结与展望

5. 1 全文总结

5. 2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果