数字阵列雷达,它的辐射单元是有源的,包括发射系统和接收系统、数模转换和模数转换单元[12],它舍弃了天线波束合成馈线网络,发射波束和接收波束的合成也和传统的阵列雷达不一样,是利用数字信号处理的方法。所以实现系统功能时十分的灵活,可以实时自适应控制系统的工作方式和调度系统的资源分配。发射的时候,各个天线单元依据波束扫描和波束形成的要求,通过数字信号产生器调制信号的幅度、相位、时延参数;接收的时候,各个天线单元的接收机将接收到的信号数字化处理后送到数字信号接收机中,再进行DBF等处理,便可以得到N个波束[13]。它的多任务、多模式工作能力实现的比较容易,原因是数字阵列雷达可以同时形成多波束。这些优点使数字阵列雷达的应用变得越来越广泛,但与此同时,对信号产生和高速自适应信号处理系统的设计的挑战也变得越来越严峻。
在正常的情况下,阵列雷达可以依据波束形成的方式分为两种,即模拟波束形成雷达、数字波束形成雷达。模拟波束形成雷达的发射波束和接收波束是使用微波网络所形成的。数字波束形成雷达的波束形成是在数字域进行的。而数字阵列雷达是全数字化相控阵雷达,接收波束和发射波束都使用数字波束形成技术,方法就是在数字域实现幅相加权同时形成所需要的波束[14]。
2。2 波束形成
波束形成属于阵列信号处理中的主要研究课题之一,它的概念经由早期的空域滤波演变而成。利用在每个阵元之间,目标信号有相关性,同时在每个阵元之间,噪声也有无关性或弱相关性的特点,这是波束形成的基本思想[15]。波束形成器仅让指定方向的信号通过,去除别的方向的信号,所以波束形成器可以看做是空间滤波器,波束形成也叫空域滤波。任务就是对阵列中的各个阵元做加权、求和、延时等这些处理之后,使空间中各个方向接收到的信号形成的波束指向期望信号的方向,让它输出最大,同时减弱其它方向的干扰信号,然后捕捉并恢复出期望的信号[16]。换句话说,波束形成的实质就是对每个阵元加权求和,增强有用信号,抑制干扰信号,并且能够依据信号所在环境的变化进行自适应地改变来达到预期的要求。阵列天线的方向图是向各个方向发散的,但经过加权求和之后,增益集中在一个方向,汇集成波束,波束形成的现实物理意义就在于此。
数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)技术是一项新技术,它是基于阵列天线和信号处理发展起来的,针对阵列天线,通过阵列天线的孔径,使用数字信号处理来达到在期望的方向形成发射波束和接收波束的目的[17],现在已经在雷达技术领域广泛的应用着。由于单个天线的方向图是向各个方向发散的,所以利用数字处理方法,在阵列多个接受通道的信号中针对其中一个方向的入射信号,补偿因为阵元在空间中的不同位置引起的传播误差,实现同相叠加,从而实现指定方向上接收能量的最大化,达到形成这个方向上的波束,接收有用的信号。存在其中一个指定的方向,阵列接收到的方向增益都在这个方向上,其实也就可以看做形成了一个波束[18],这也是数字波束形成的物理意义所在。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-
每个输出的信号在期望的方向上进行同向叠加,达到在该期望方向上的波束输出最大,从而减弱了其它来自干扰方向的信号,这样就完成了空间滤波,这就是常规波束形成的基本原理。经典波束形成算法中需要事先知道期望信号源的波达方向才能形成波束[19],所以在经典波束形成算法中,需要对波达方向进行估计,在掌握了波达方向之后再进行波束形成。