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分布式阵列综合研究

殷英  
【摘要】: 阵列信号处理在雷达、声纳和通信等领域已得到广泛的应用,尤其是现代雷达必须适应现代战争的要求,即具有良好的反侦察、抗摧毁和抗干扰性能。由于高频雷达工作频率较低(3~30MHz),相应的波长很长,为保障系统信噪比、角度分辨力等技术指标的要求,接收阵列的尺寸往往在上万平方米。过大的阵列尺寸不仅易于暴露阵地目标,还因占用“黄金海岸”提高了工程造价,同时也给雷达阵地的选择以及雷达系统的管理、维护带来许多不便,分布式阵列是解决途径之一。因此需要开展高频雷达分布式阵列天线的研究工作。本文深入研究了分布式阵列综合的关键技术,并对其进行了容差分析。 本文首先介绍了阵列天线的基本理论和各项技术指标,给出了阵列综合的概念。在讨论已有阵列综合方法的基础上提出了一种新的带有二次项约束的阵列综合方法。此算法同时应用了线性约束和二次约束来控制波束特征,适用于任意阵列的综合,算法简单,计算效率高。然后简要的介绍了稀布阵的基本理论。 在此基础文讨论了在切比雪夫意义下最佳非均匀间隔分布式阵列的综合问题。推导了最佳阵元分布方程,分别对阵元无方向性和等加权时的最佳分布式阵列——指数间隔阵列和采用广义升余弦加权的最佳分布式阵列进行了分析,推导了天线方向图旁瓣包络、波束宽度,干净扫描区宽度的估计公式,给出了近轴旁瓣电平与阵列参数的关系。得到了一种具有任意近轴旁瓣电平和干净扫描区宽度的最佳分布式阵列的综合方法,并与现有几种阵列综合方法进行了比较。 没有一个实际的天线系统不存在物理和电的误差,分布式阵列也不例外。不管什么原因的误差,最终都表现为各路信号的幅、相误差,这些误差将直接影响天线的性能。本文分别讨论幅、相误差对最佳分布式阵列天线增益、指向、波束宽度和旁瓣电平的影响,同时也给出性能损失许可条件下的误差容限,接着讨论了最严重的幅、相误差—阵元失效对天线性能的影响。由于互耦总是不可避免的,故本章最后讨论了互耦对最佳分布式阵列天线的影响。


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