寬帶數(shù)字陣列雷達通道均衡算法研究.pdf

1、寬帶數(shù)字陣列雷達是采用寬帶信號波形、發(fā)射和接收都使用數(shù)字波束形成技術(shù)的全數(shù)字化陣列天線雷達。這種雷達由于采用了接收和發(fā)射信號在靠近天線陣元端數(shù)字化的數(shù)字陣列技術(shù)，使其相對于傳統(tǒng)相控陣來說，具有巨大的優(yōu)勢：大動態(tài)范圍、高精度、多功能、快速多波束形成、低旁瓣、多目標、抗干擾、自適應(yīng)和目標識別等能力。 由于寬帶數(shù)字陣列雷達大部分功能都是在信號處理機中完成，因此，必須保證基帶處理時各陣元信號的幅度和相位關(guān)系與在天線陣面接收的信號的幅度和

2、相位關(guān)系是一樣的。這就要求各陣列通道在信號帶寬內(nèi)傳輸是無失真的以及各陣元通道的頻率特性是一致的。但是，寬帶數(shù)字陣列雷達陣列通道中的模擬器件及其構(gòu)成的電路特性的差異會使多個發(fā)射通道和接收通道產(chǎn)生隨頻率變化的幅度和相位特性不一致性，即通道失配。通道失配會嚴重影響寬帶數(shù)字陣列雷達所具有的優(yōu)越性能。 本論文針對這一問題，分析了通道失配對雷達性能的影響，重點研究了補償通道失配所采用的自適應(yīng)通道均衡技術(shù)。 為了描述通道失配，首先描述

3、了四種通道失配模型，推導(dǎo)了模型的數(shù)學(xué)表達式，比較了四種模型的優(yōu)缺點，說明了仿真中如何使用各種模型。 接著利用正弦波動模型，分析了通道帶寬內(nèi)幅度和相位波動對雷達回波信號的影響、通過控制不同的模型參數(shù)分析不同的通道誤差對數(shù)字波束形成和脈沖壓縮的影響。結(jié)果表明，通道失配對低旁瓣波束影響非常大，為了獲得低旁瓣波束和低時間(距離)旁瓣需要精確地控制雷達通道在整個波形帶寬內(nèi)的頻率響應(yīng)。 為了補償通道失配，研究了通道均衡的時域算法和頻

4、域算法。通道均衡的時域算法是基于維納濾波理論和最小二乘理論，文中給出了時域均衡的基本算法，沒有過多地研究算法本身，而是詳細討論了各種參數(shù)對均衡性能的影響，結(jié)果表明：采樣率、均衡器抽頭數(shù)、信噪比對相消性能的影響非常大。由于通道的頻率響應(yīng)是隨時間變化的，這就要求均衡器具有自我調(diào)節(jié)功能，本論文描述了時域均衡的LMS，RLS兩種自適應(yīng)算法，給出了算法流程。 最后，本論文重點討論了通道均衡頻域算法。給出了基于最小二乘擬合的基本算法。仿真發(fā)

5、現(xiàn)，通道頻率響應(yīng)兩端的邊緣頻帶區(qū)失配比中心頻帶區(qū)域嚴重，特別是在信噪比很低的時候。針對這個問題，對基本算法作了適當?shù)男拚?，一是采用加?quán)的最小二乘擬合法，并且把參考通道幅度響應(yīng)作為加權(quán)矩陣的對角元素。二是選擇所需要的均衡頻帶進行均衡。兩者都得到了較好的均衡效果。此外，還分析了通道頻率響應(yīng)的失配程度、均衡器抽頭數(shù)、帶寬時間延遲積、FFT點數(shù)M等因素對均衡器性能的影響，給工程實際參數(shù)的選擇提供了一些借鑒的地方。另外，文中給出了均衡器的兩種實現(xiàn)