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《哈尔滨工业大学》 2011年
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相控阵自适应波束形成及干扰抑制方法研究

张广磊  
【摘要】:近年来随着计算机技术和信号处理技术的飞速发展,相控阵得到了越来越多的应用和发展,随着相控阵雷达技术的发展阵列信号处理成为信号处理的一个重要分支。主要包括自适应数字波束形成(ADBF: Adaptive Digital Beamforming)和波达方向(DOA :Direction of Arrival)估计,ADBF能够有效地保留期望信号同时滤除干扰信号,以达到最优的输出信干噪比(SINR:Signal to Interference plus Noise Ratio)。大型相控阵一般包含成千上万个天线阵元,采用阵元级处理硬件成本和计算量非常大,所以子阵级ADBF技术越来越多的受到重视,其中直接子阵加权(DSW:Direct Subarray Weighting)结构和广义旁瓣对消(GSC:General Sidelobe Cancellation)结构为两种典型的子阵级ADBF结构,也是本文研究的重点。 本文针对基于上述两种典型的子阵级ADBF结构的算法进行了详细的研究,给出了两种结构在有限字长条件下的性能分析,然后研究了基于随机抽样的子阵划分结构并给出其性能分析。 首先给出了基于DSW结构和GSC结构的7种ADBF实现算法,其中着重讨论了基于DSW结构的结合方法及其参数选取,使其在降低旁瓣的同时不至于引入过多的输出SINR损失。因为DSP在对数据进行存储和运算时存在字长的限制,不能完全符合计算机仿真的结果。所以我们讨论了以上各种算法在32bit有限字长的情况下自适应性能的分析,通过对比给出在有限字长情况下自适应性能较稳定的算法,为工程应用提供了重要的参考依据。 然后讨论了基于遗传算法(GA)的子阵级全数字加权代替阵元级的模拟加权(和波束为Taylor加权,差波束为Bayliss加权)来降低和差波束旁瓣电平的方法,并通过仿真验证了其有效性。 最后提出了一种基于随机抽样的子阵划分方法,能够有效利用子阵的有效孔径来代替整个阵列的孔径,与常规子阵级处理相比对主瓣干扰具有更好的抑制效果。然后将上述方法推广到二维平面阵,同时给出了一种基于稀疏阵列思想的子阵结构,能够提供更多的自由度,仿真结果证明了该方法的有效性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN911.7

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