相控阵雷达孔径渡越时间的数字补偿方法.pdf

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1、2014年8月第37卷第4期舰船电子对抗SHIPBOARDELECTRONICCOUNTERMEASUREAug．2014V01．37No．4相控阵雷达孔径渡越时间的数字补偿方法吴照宪，吴海(船舶重工集团公司723所，扬州225001)摘要：分析了孔径渡越时间对相控阵雷达信号的影响，它包括信号的时移、幅度加权和能量损失。提出一种基于信号处理方法的相控阵雷达孔径渡越时间数字补偿方法，可以补偿孔径渡越时间引起的信号时移和幅度加权。通过对典型阵列孔径渡越时间的补偿仿真，表明该方法的正确性和有效性。关键词：相控阵雷达；孔径渡越时间；数字补偿中图分类号：TN958．92文献标识码：A文章编号：CN32

2、—1413(2014)04—0033—04DigitalCompensationMethodofApertureFillTimeforPhasedArrayRadarWUZhaoxian，WUHai(The723InstituteofCSIC，Yangzhou225001，China)Abstract：ThispaperanalyzestheinfluenceofaperturefilltimeOnphasedarrayradarsignal，whichincludessignaltimeshift，amplitudeweightingandenergyloss，presentsadigit

3、alcompensationmethodofaperturefilltimeforphasedarrayradarbasedonsignalprocessingmethod，whichcancompensatethesignaltimeshiftandamplitudeweightingcausedbyaperturefilltime．Compensationsimulationofaperturefilltimefortypicalarrayshowsthecorrectnessandeffectivenessoftheproposedmethod．Keywords：phasedarray

4、radar；aperturefilltime；digitalcompensation()引言相控阵天线宽角扫描时，天线两端阵元收发信号存在路程差，导致信号到达天线各阵元的时问存在差异，这个差异体现为天线的孔径渡越时问[1]。孔径渡越时问使得天线各单元所接收到的信号不能在允许的程度内同相相加，导致信号脉压后主瓣展宽，因此限制了相控阵瞬时信号带宽的提高。另外，相控阵宽带工作时的波束色散现象也和孔径渡越时问有关，它不仅导致信号能量的损失，还会对信号产生调制，影响雷达的性能。目前，孔径渡越时问的补偿办法主要是基于Frost提出的空时处理方法，该方法基于时域多抽头延时，通常需要较多的延迟线，延迟线可分

5、为模拟延迟线和数字延迟线，模拟延迟线通常尺寸大，稳定性差，数字延迟线成本昂贵，一般只能在子阵级完成，且存在量化效应。收稿日期：20140315最近，国内外学者提出了相控阵孔径渡越时间的数字补偿方法。文献[2]～[6]分析了孔径渡越时间对线性调频信号的影响，得到了相应的数字补偿方法。文献[7]讨论了任意信号下均匀线阵的频域补偿方法。文献[8]提出通过改变各阵元的载频来实现线阵步进频信号情况下的孔径渡越时问补偿。本文在上述文献的基础上，分析了孔径渡越时问对相控阵雷达信号的影响，它包括时移、幅度加权和能量损失三部分，提出了基于任意阵列流形、任意信号形式下孔径渡越时问的数字补偿方法。本文所述方法可以

6、补偿孔径渡越时间引起的信号时移和幅度加权。数字补偿是完全基于信号处理的方法，利于工程实现。本文最后对所述方法进行了仿真验证。1数字补偿原理任意排列的相控阵阵列模型如图l所示，设其34舰船电子对抗第37卷共有N个阵元，阵元序号依次为0，1，2，⋯，N1，第咒个阵元的空问相位差为r。，第咒个阵元补偿的阵内相位差为9。一2兀^r。，^为天线的中心工作频率。，倒l任意排歹0的相控阵阵歹0模型上述阵列发射信号的基带表达式设为P(￡)，将其调制到载频^并经移相器补偿阵内相位差，则第咒个阵元的发射信号为：51(})一T。P(})exp(j2兀fo})exp(j‰)(1)式中：T。为发射信号的加权值。发射信

7、号到达空中的任一目标，该目标接收到的N个阵元的和信号为：s。㈤一。圣N1。(m。垦C)expATPk^(t等)]s。(f)一。∑。(f+r。堕)j2兀^(￡等)ln0＼，L＼。，J(2)式中：A。为发射时宽带信号波束色散效应造成信号能量的损失比；R为目标和第0号阵元的距离；c为光速。将Sz(f)变换到频域得：Sz({)一ALP0{七铽)·唧(叫兀挚)萎T。exp①以，(3)式中：P(厂)为夕(})的频域表达式