MIMO雷达DOA估计阵列设计

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1、第31卷2010正第7期7月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTlCASlNICAV01．31No．7July2010文章编号：1000—6893(2010)07—1410+07MIMO雷达DOA估计阵列设计陆珉1，许红波h2，朱宇涛1，粟毅1(1．国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)(2．空军雷达学院科研部，湖北武汉430019)ArrayDesignofMIMoRadarEstimationofDOALuMinl，XUHongb01一，ZhuYuta01。SuYil(1．C

2、ollegeofElectronicScienceandEngineering。NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)(2．DivisionofScientificResearch，AirForceRadarAcademy，Wuhan430019，China)摘要：多输人多输出(MIM0)雷达的关键技术之一是天线阵列的设计。由于MIMO雷达同时增加了收发两端的相位中心，使得系统具有更高的空间分辨率和更多的自由度。论文从接收信号模型出发，对MIM

3、O雷达发射正交信号的等效阵列进行了讨论，以波达方向估计为目标提出了一种MIMO雷达天线阵的设计方法，通过抛物线理论得出了收发组合的唯一性和合理性，然后通过分析各种收发组合给出了发射阵元的最佳间隔设置。推导了几种情景下的MIM0收发阵列最佳设计解析解，最后进行了仿真实验。仿真结果验证了算法的有效性。关键词：MIMO雷达；天线阵；波达方向；正交信号；阵列信号处理中图分类号：V243；TN953文献标识码：AAbstract：Oneofthekeyaspectsofamultiple-inputmultiple-output(M

4、IMO)radarsystemisitsarraydesign．Becauseoftheaugmentedphasecentersoftransmitterandreceiver，theresolutionanddegreesoffreedomcanbeimproved．Thisarticlecommenceswithsignalmodel，anddiscussestheequivalentarrayoforthogonalsig-nals．TheprinciplesandmethodsoftheMIMOarraydesi

5、gnareproposedaimedattheestimationofdirectionofarrival(DOA)．Exclusivityandrationalityofthecombinationoftransmitter-receiverarrayareobtainedthroughparabolatheories．Thenoptimuminterelementspacingoftransmitterarrayisgivenbyanalyzingdif—ferentcombinationsofthetransmitt

6、er-receiverarray．Anoptimalanalyticalsolutionofthearraydesignundersomeconditionsisalsogiven，andthesimulationiscarriedout．Theeffectivenessofthemethodisverifiedbysimulationresults．Keywords：MIMOradar；antennaarray；directionofarrival；orthogonalsignals；arraysignalprocess

7、ing一个线阵的方向图是由阵元的方向图与阵列因子共同决定的。线阵的综合一般以波束锐化和降低旁瓣电平为目的，其中加权是最常见的方法，如密度加权阵、切比雪夫加权阵等。非均匀阵实际上就是阵元位置加权问题，是以扩展阵列孔径为目的的，如指数阵，最小冗余阵等[1≈]。而多输入多输出(MIM())雷达[41阵列的设计是一个新的研究内容，在波达方向(DOA)估计中为了使其在小规模阵列条件下实现更高的角分辨率和更多的自由度，要综合考虑发射阵和接收阵，因而其阵列设计问题较之传统单独的接收阵或者发射阵要复杂得多。收稿日期：2009—05—14；

8、修订日期：2010-03—11基金项目：国家自然科学基金(60602022)通讯作者：陆珉E—mail：lml632004@163．comE．Fishier等H]进行MIM0阵列分析时主要考虑检测问题，以RCS空间解相关为目的，所以其采用的分布式阵列阵元间距很大。N．H．Lehmman等[51采用的MI