阵列雷达天线抗干扰方法研究

【摘要】：随着雷达在现代社会各领域的广泛应用和快速发展,雷达的抗干扰能力在现代雷达中所起到的作用也越来越重要。针对雷达实施的干扰信号主要包括有源干扰和无源干扰,而电子干扰机所发出的有源干扰最能影响雷达接收机的正常工作。根据干扰信号在天线波束内出现的位置将有源干扰分为来自主瓣方向上的干扰和旁瓣方向上的干扰。对于来自旁瓣方向上的干扰信号,自适应旁瓣对消技术可以有效的抑制这种干扰,并且因其成本低、易实现等优良特点而被广泛使用。经过几代人的深入研究,自适应旁瓣对消技术已经非常成熟,然而在实际的应用过程中,该技术存在易受外界因素影响继而出现对消性能下降的问题。对于来自主瓣方向上的干扰信号,一般的自适应波束形成技术会存在旁瓣电平抬高、主波束畸变和峰值偏移等问题。因此研究新的算法来消除主瓣和旁瓣方向上的干扰信号,是非常有必要的。本文的主要工作如下:首先,介绍了远场窄带均匀线阵天线的信号模型,并重点分析了三种自适应波束形成算法的最优准则。其次,通过自适应旁瓣对消算法的原理和性能衡量指标来诠释能够影响对消系统性能的几种因素。针对较强的期望信号泄漏到辅助天线中时,引起的期望信号对消问题,给出了两种分别采用阻塞矩阵和特征子空间投影的自适应旁瓣对消波束形成算法,仿真表明两种算法可以有效的解决期望信号对消问题,对雷达天线中的旁瓣干扰信号具有良好的抑制能力。再次,针对从雷达天线主瓣方向进入的干扰信号,仿真分析了三种抑制该种干扰信号的算法,分别为阻塞矩阵预处理、特征投影预处理、特征投影和协方差矩阵重构的自适应主瓣干扰抑制算法;总结分析了能够改善阻塞矩阵预处理和特征投影预处理主瓣干扰抑制算法中存在的峰值偏移问题的波束保形方法;而后,针对主瓣干扰和旁瓣干扰信号同时存在,且主瓣干扰信号功率较高时,特征投影预处理算法中出现的旁瓣干扰方向上的零陷变浅甚至消失的问题,提出了改进的基于特征子空间的主瓣干扰抑制算法和线性约束与协方差矩阵重构的主瓣干扰抑制算法。仿真结果证明了两种改进算法在有效的抑制主瓣干扰信号的同时,可以保证旁瓣干扰信号方向具有较深的零陷,提高了系统的输出信干噪比。