交替极化阵列滤波性能研究

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1、第３４卷第５期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．５２０１２年１０月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯｃｔ．２０１２交替极化阵列滤波性能研究徐振海，张亮，吴迪军，熊子源，肖顺平（国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：针对极化敏感阵列在工程应用中所受到的诸多限制条件，本文提出了一种新型交替极化阵列结构，分析了其在滤波抗干扰中的理论极限性能，并与极化敏感阵列滤波性能进行对比研究。研究表明：相对而言，交替极化阵列在设备量减半、

2、信号处理自由度减半的条件下，滤波抗干扰性能逼近极化敏感阵列，克服了极化敏感阵列系统复杂性带来的一系列问题，因此在阵列雷达领域具有广泛的应用前景。关键词：阵列雷达；极化敏感阵列；交替极化阵列；滤波；抗干扰；完全极化中图分类号：ＴＮ８２０文献标志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１２）０５－００４９－０６ＦｉｌｔｅｒｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｌｔｅｒｎａｔｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｒｒａｙＸＵＺｈｅｎｈａｉ，ＺＨＡＮＧＬｉａｎｇ，ＷＵＤｉｊｕｎ，ＸＩＯＮＧＺｉｙｕａｎ，ＸＩＡＯＳｈｕｎｐｉ

3、ｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＡｒｒａｙ（ＰＳＡ）ｉｎｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｏｒｉｇｉｎａｌＡｌｔｅｒｎａｔｅＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＡｒｒａｙ（ＡＰＡ）ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅ

4、ｆｉｌｔｅｒｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｔｒａｓｔｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆＰＳＡｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＰＳＡ，ｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡＰＳａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｈａｔｏｆＰＳＡ，ｂｕｔｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｉｓｃｕｔｂｙｈａｌｆ．ＴｈｅＡＰＡｏｖｅｒｃｏｍｅｓｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉ

5、ｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＰＳＡ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ＡＰＡｈａｓｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｂｅｕｓｅｄｉｎａｒｒａｙｅｄｒａｄａｒａｎｄｏｔｈｅｒｆｉｅｌｄｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｒａｙｒａｄａｒ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅａｒｒａｙ；ａｌｔｅｒｎａｔｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｒｒａｙ；ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；ａｎｔｉｊａｍｍｉｎｇ；ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄ极化敏感阵列（ＰＳＡ，ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅ倍，则天线成本将翻倍，信号处理自由

6、度将翻倍。Ａｒｒａｙ）是一种能够敏感电磁波极化信息的特殊阵此外还会带来雷达工艺方面的问题：第一，在一个列，完备的电磁信息为阵列性能的提高奠定了物单元的位置要同时放置水平和垂直极化单元非常理基础，和普通阵列（单／同极化阵列）相比，极化困难；第二，散热量也会急剧增加，对雷达热设计敏感阵列具有优越的系统性能：较强的抗干扰能提出了更为苛刻的要求，第三，还要特别考虑极化力、稳健的检测能力、较高的分辨能力以及极化多隔离问题。这些问题都会限制极化敏感阵列在实址能力。图１给出了一种由正交偶极子对构成的际雷达系统中的应

7、用，雷达工程师通常认为极化极化敏感阵列结构。２０世纪９０年代，Ｎｅｈｏｒａｉ，敏感阵列的性价比较低，采用该方案将得不偿失。Ｗｏｎｇ，Ｌｉ等围绕“电磁信号ＤＯＡ和极化状态联合因此，有必要探讨一种折衷的实现方案，即具估计”分别作了别具特色的研究［１－６］，取得了大有极化敏感阵列的性能优势，实现时又具有更高量学术成果，２０００年以后极化敏感阵列的研究转的可行性，当然也允许部分性能损失。本文从向系统工程实现［７－１１］，其应用背景领域主要是电“减少系统通道数”出发，提出了一种交替极化阵子侦察、移动通信。国内学

8、者徐振海［１２－２０］等深入列（ＡＰＡ，ＡｌｔｅｒｎａｔｅＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＡｒｒａｙ）设计方案，即在极化敏感阵列的基础上，相邻的阵元分别抽掉研究了其信号滤波、检测及参量估计等一系列信水平和垂直极化的单元，其阵列结构如图２所示，号处理问题，从理论上定量地证明了极化敏感阵显然交替极化阵列的通道数是极化敏感阵列通道列的优势和潜能。数的一半。和单／同极化阵列相比，通道数相等，然而，极化敏感阵列优越的性能是以系统设只是相邻阵元极化方式正交。本文将重点分析交