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数字波束形成技术是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物,其广泛应用于阵列信号处理领域。由于电磁工作环境的恶化和大量射频干扰的存在,在极低的信干噪比(SINR)条件下进行目标检测和信息提取十分困难。数字波束形成技术通过在数字域进行信号处理,完成阵列复加权实现天线方向图的优化。使天线方向图主瓣对准有用来波信号,同时在干扰来波方向形成零陷,从而实现对有用信号放大,抑制干扰信号,实现信干噪比最优。
然而数字波束形成通常需要进行海量数据实时处理,对系统的要求很高。研究优化算法降低对系统的实时处理硬件要求,对数字波束形成实用化具有现实意义。减少数据处理量,提高系统鲁棒性是研究实时处理的的一个方向,另外,在雷达信号处理领域,宽带信号十分普遍。研究宽带宽角波束形成算法,对数字波束形成解决实际应用的实时性等瓶颈问题具有现实意义。
本文的研究工作围绕宽带宽零陷波束形成器展开,论文的主要工作及创新点有:
(1)分析和研究了窄带模型下的宽零陷波束形成算法,结合最小方差无畸变(MVDR)波束形成器和软约束波束形成提出了MVDR-软约束波束形成器,并对各种宽零陷算法进行计算机仿真和性能分析。
(2)详细分析和讨论了两种宽带波束形成器模型--时域TDL模型和频域FFT模型;讨论了两种宽带模型下的宽零陷波束形成器,推导出了窄带模型中最小方差无畸变一协方差矩阵增广(MVDR-CMT)波束形成器在时域TDL模型中的形式;对两种宽带模型下的宽零陷波束形成算法进行计算机仿真,并分析比较其性能。
(3)讨论了基于宽带宽零陷波束形成算法的机载合成孔径雷达对抗有源干扰的方案,对抗干扰进行了方位向波束方向图建模。对一个实际算例进行计算机仿真。讨论了利用宽零陷波束形成方法对星载合成孔径雷达距离向波束方向图进行优化,从而抑制距离向模糊的方法。对星载合成孔径雷达距离向模糊进行建模,并对算法进行了仿真实验。