宽带对相控阵测角误差的影响研究

• 作 者: 齐涛
• 机 构: 航天科工集团第二研究院
• 出 处: 中国航天第二研究院 航天科工集团第二研究院
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 宽带相控阵雷达 高分辨成像 跟踪测量 目标识别 单脉冲测角 孔径效应

宽带相控阵雷达技术是当前雷达技术发展的一个重要方向，主要用于需要对目标高分辨成像的运动多目标高精度跟踪测量、目标特性测量和目标识别领域。本课题来源于为空军某基地研制的宽带多目标精密测量雷达，单脉冲测角体制雷达的诸多特点使其应用于目标跟踪技术具有独特的优势。针对宽带相控阵在电扫描波束偏离法线方向时单脉冲测角的工程实现，对宽带相控阵雷达天线应用技术进行了研究。
本文首先回顾了宽带相控阵雷达的发展历史，并简单介绍了国内外在此领域的研究现状。由于发射宽带信号是解决多目标分辨、目标分类、识别，属性判别等难题的重要技术途径，宽带相控阵雷达系统成为当前相控阵雷达技术发展的一个重要方向，但同时发射宽带信号对以往经典的窄带相控阵雷达系统也会带来一系列问题。
本文通过对“孔径效应”的分析，给出了天线波束指向偏移后的确切表达式，为改善天线波束指向的漂移，可以采用传统的加实时延时线的方法和数字补偿方法。通过对某宽带相控阵雷达单元模块实测数据的分析，发现虽然单个模块幅频波动和相频波动不满足幅相特性要求，但由于多个模块之间幅相失真的综合效果，最后所得目标距离像副瓣仍满足系统要求。根据本文这一发现，在相控阵成像雷达工程实现中可以不盲目的提高所有模块的幅相特性，使雷达的造价降低成为可能。针对本课题所涉及的某宽带多目标精密测量雷达，宽带相控阵雷达天线“孔径效应”会使测角S曲线产生变化，本文通过理论推导传统比相法测角的S曲线、相控阵体制单脉冲测角时天线发射窄带信号时的S曲线、发射宽带信号时的S曲线。为建立不同电扫描条件下的S曲线斜率库，并进行S曲线斜率修正提供了理论基础。通过实验仿真，验证了理论推导的正确性。
仿真与实际雷达系统状态不可能完全相同，因此在本文最后通过对“XXX”宽带相控阵雷达试验小阵实测数据的处理，得到了宽带测角S曲线，与理论推导的S曲线进行验证，进一步证明了理论推导的正确性，为下一步应用技术研究奠定了基础。