非圆信号虚拟阵列波束形成算法

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1、第26卷第5期航天电子对抗110引言非圆信号虚拟阵列波束形成算法倪淑燕1，程乃平1，倪正中2(1．装备指挥技术学院，北京101416；2．遥感信息研究所，北京100192)摘要：利用非圆信号的实值特性，提出了一种利用信号共轭扩展阵列孔径的虚拟阵列构成方法，将其应用在自适应波束形成中，对其波束形成的性能进行了分析和改进，并提出了一种快速的实现方法。该虚拟阵列的构造方法能同时保留时间信息和方位信息，用于自适应波束形成中，可以改善波束图形状，提高阵列增益，对抗超自由度干扰。计算机仿真验证了该方法的优越性。关键词：阵列信号处理；波束形成；虚拟阵列；非圆信号中图分类号：TN91

2、1．7文献标识码：AVirtualarraybeamformingalgorithmfornon—circularsignalNiShuyanl，ChengNaipin91，NiZhengzhon92(1．AcademyofEquipmentCommandandTechnology，Beijing101416，China：2．RemotesensingInformationResearchInstitute，Beijing100192，China)Abstract：Basedonthereal—valuecharacteristicofthenon—circularS

3、OUrCes．anewvirtualarraybeamform—ingmethodisproposed．Themethodfirstlyextendstheoriginalarrayutilizingtheconjugatedataofthereal3r—rayandthenappliestheextendedvirtualarraytoadaptivebeamforming．Byanalyzingtheperformanceofthevirtualarray，someimprovementsaremadeandacomputatioL,savingme*hodisp

4、roposed，whichmakesitmoreapplicableforadaptivebeamforming．Thevirtualarrayprovidesmuchbetterperformance，suchasbetterbeampattern，higherarraygainandtheabilitytorestraininterferesmorethanthefreedomdegree．Severalcomputersimulationsillustratetheadvantagesoftheproposedmethod．Keywords：arraysigna

5、lprocessing；beamforming；virtualarray；noncircularsignal传统的阵列信号处理中的信噪比往往比较低，要实现对微弱目标的检测，需要扩大阵列孔径，这意味着阵元数目的增加。而由于实际因素的限制，基阵尺寸不可能做的很大。因此，如何在保持增益、束宽等指标的前提下，减小阵元数目，提高性价比，已成为未来阵列发展的趋势之一，虚拟阵列就是在这种情况下产生的。总结目前虚拟阵列的类型，主要分为三大类：第一类是利用扇区内插法将任意形式的阵列转换成虚拟的等距线阵n]，其目的是为了能够使用等距线阵的一些成熟算法，也有文献将其用于等距线阵的阵元扩展【

6、2I，但是由于扇区内插的基本原则是使虚拟阵列的波束图尽量接近原阵列，阵列孔径没有变化，因此分辨率并不收稿日期：2010—04—26；2010—06—19修回。作者简介：倪淑燕(1981一)，女，博士研究生，研究方向为阵列信号处理。会提高，反而会由于变换误差而降低，只有在原阵列存在方位模糊时，才可以增加阵元减小间距以克服这一缺陷。第二类是针对高分辨率的波达方向估计(DOA)提出的一些虚拟阵列扩展方法，如高阶累积量法‘3。、共轭ESPRIT法H1等，其中后者是针对非圆信号提出的。第三类是虚拟阵元波束形成方法，这方面的研究文献相对较少，主要有相移法【5。、延时求和法、线性预

7、测法叩1等。延时求和法的延时量是利用期望信号入射方向计算的，存在干扰时，虚拟阵列对干扰方向等效的导向矢量就会产生错误，自适应波束形成就不能有效地抑制干扰；线性预测法计算相关函数时需要信号的方位信息，必须已知干扰信号的方向才能得出相关函数值。因此这两种方法都不适用于自适应波束形成。而相移法虽然可以保留所有信号的方位信息，但却丢失了时间信息，不能为后续处理提供数据。非圆信号如MASK、BPSK和AM等，广泛存在于现代通信系统以及卫星系统中。根据这些调制信号12航天电子对抗2010(5)的实值特性，文献[4]利用阵列接收数据及其共轭信息，构造重叠子阵，提出