MIMO雷达抗有源干扰阵列设计方法

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1、学校代码10701学号1502121077分类号TN95密级公开西安电子科技大学硕士学位论文MIMO雷达抗有源干扰阵列设计方法作者姓名：王洁一级学科：信息与通信工程二级学科：信号与信息处理学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：张娟副教授学院：电子工程学院提交日期：2018年6月ArrayDesignofMIMORadarAnti-activeJammingAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinCommuni

2、cationsandInformationSystemsByWangJieSupervisor:ZhangJuanAssociateProfessorJune2018摘要摘要MIMO意为多输入多输出，这项技术首先应用在通信方面，因其良好的分集特性引起研究人员的关注。随后，雷达相关研究人员将MIMO技术应用在雷达方面，提出MIMO雷达的新概念。相比较于早期相控阵雷达，MIMO雷达具有较高的自由度、优良的目标识别能力和参数估计性能，因此，MIMO雷达成为雷达相关研究人员的重点研究方向。现阶段，MIMO雷达的体制类型主要包括分布式的MIMO雷达(distri

3、butedMIMOradar)和集中式的MIMO雷达(collocatedMIMOradar)。分布式MIMO雷达的各个阵元间距较大，并且各个发射阵元发射互不相同码元、频率、或极化特性的波形，因此，MIMO雷达的收发阵元被同时干扰的概率相对较低。集中式MIMO雷达的发射端在空间中合成宽波束(或全向波束)，接收端通过产生多个波束的处理方式，在一定程度上降低了目标信号被截获的概率。随着电子干扰技术的发展，现代电子侦察接收设备的高灵敏度表明，MIMO雷达仍然面临着被干扰的风险。本文主要讨论在集中式MIMO雷达有源干扰环境下，使得综合方向图的主瓣指向目标方向并

4、且在有源干扰方位产生零陷，实现抑制有源干扰。由于MIMO雷达的综合波束方向图与阵列阵形有关，因此，本文主要通过MIMO雷达的阵列设计，提高MIMO雷达的抗有源干扰性能。主要研究内容如下：首先，由于MIMO雷达的本质也是基于阵列的原理，先介绍了阵列信号的基本原理，在此基础上介绍了MIMO雷达的基本概念和基本原理，重点分析了MIMO雷达的虚拟阵元形成原理，导出了MIMO雷达方向图公式。然后，建立了MIMO雷达在有源干扰环境下的信号模型，并分析了在有源干扰场景下MIMO雷达的波束成形算法。其次，提出基于新型稀疏阵列(嵌套阵列和互质阵列)的MIMO雷达阵列设计

5、抗有源干扰方法。早期传统MIMO雷达采用均匀线阵作为收发阵列，抗干扰的个数主要受虚拟阵元个数(收发阵元个数的乘积)的限制，采用新型稀疏阵列作为MIMO雷达的接收阵列，并经过Khatri-Rao积预处理，可以大大扩展了MIMO雷达的虚拟阵列的孔径，提升了系统的自由度。因此，可以抑制有源干扰的数目多于收发阵元的数目乘积。通过仿真实验，可以证明，基于新型稀疏阵列的MIMO雷达可以抑制有源干扰个数多于收发阵元个数的乘积。同时，该新型稀疏阵列MIMO雷达在提高系统自由度的同时，也减少了物理阵元个数，减少系统复杂度和成本代价。最后，提出了基于阵元位置控制的MIMO

6、雷达抗有源干扰方法。介绍了基于阵元相位控制和基于阵元位置控制的MIMO雷达抗有源干扰方法。这两种方法的主要思想是通过阵元相位的扰动(或阵元位置的扰动)，将MIMO雷达综合方向图的主瓣指I西安电子科技大学硕士学位论文向目标方位，并且在有源干扰方位使得方向图产生零陷，实现有源干扰的抑制。最后，提出阵元相位控制和位置控制相结合的MIMO雷达抗有源干扰方法，该方法可以使MIMO雷达综合波束方向图在有源干扰方位形成更深的零陷，抑制有源干扰的效果更好。关键词：多输入多输出雷达，有源干扰，阵列设计，嵌套阵列，互质阵列，阵元位置扰动IIABSTRACTABSTRACT

7、MIMOmeansmulti-inputandmulti-output.Thistechnologyisfirstappliedtowirelesscommunication,andresearchersareconcernedbecauseofitsgooddiversitycharacteristics.Subsequently,radar-relatedresearchersappliedMIMOtechnologytoradarandproposedanewconceptofMIMOradar.Comparedwithearlyphasedar

8、rayradars,MIMOradarshavehighdegreeoffreedom,goo