相控阵空管二次雷达数字波束形成方案
相控阵空管二次雷达数字波束形成方案
相控阵空管二次雷达数字波束形成方案相控阵空管二次雷达数字波束形成方案文/杨见1 谭威2【摘要】摘要基于相控阵雷达越来越凸显的诸多优势，在空管二次雷达领域也逐渐开始采用数字波束形成技术的相控阵雷达，以实现更加灵活的波束调度与控制等。
本文主要对数字波束形成技术的基础理论进行分析阐述，并提出基于均匀线阵相控阵空管二次雷达实际应用的数字波束形成方案。
【期刊名称】电子技术与软件工程【年(卷),期】2018(000)015【总页数】1【关键词】【关键词】二次雷达有源相控阵数字波束形成DBF 均匀线阵通过用机械、机电与电子方式改变阵列天线单元辐射信号的相位，实现天线波束指向的技术，在雷达发展初期即已为人所知，但是真正的发展则是从冷战开始，国际形势的紧张、大型战略相控阵雷达研制成功、良好的应用效果以及成本的降低等，极大的促进了相控阵技术的发展。
1 相控阵雷达技术简介及优势用电子控制方法，实现天线波束指向在空间转动或扫描的天线称为电扫描天线，也即相控阵天线。
相控阵雷达具有天线波束快速扫描能力、天线波束形状的捷变能力、空间功率合成能力、天线与雷达平台的共性能力、多波束形成能力、空域滤波与空间定向能力等相较于传统机械扫描雷达的明显优势。
2 均匀线阵波束形成理论假定某单个辐射源在远场区P点的电场强度为：式中，R为天线单元至测试点距离；λ为电磁波长；为天线单元辐射方向图；I0为复振幅。
辐射源为多个阵元组成的阵列时，在远区某测试点的总场强E应用叠加定律可以认为是线阵中N个辐射单元在测试点的辐射场强之和，有：式中，Ii可表示其中，为加权系数；为均匀线阵中相邻天线单元之间的馈电相位差。
若各天线单元方向图相同，则总场强为：式中，d为均匀天线阵列单元间距，而ri与r0之差与雷达至观测点距离相比较小，对场强E的影响可以忽略不计，则可以进一步简化为：为波束的最大指向。
当指向法相时，则上式可继续简化为：由此可知，辐射场中某点的合成场强为所有天线单元方向图与阵列因子的乘积之和。
相控阵空管二次雷达数字波束形成方案
相控阵空管二次雷达数字波束形成方案作者：杨见谭威来源：《电子技术与软件工程》2018年第15期摘要基于相控阵雷达越来越凸显的诸多优势，在空管二次雷达领域也逐渐开始采用数字波束形成技术的相控阵雷达，以实现更加灵活的波束调度与控制等.本文主要对数字波束形成技术的基础理论进行分析阐述，并提出基于均匀线阵相控阵空管二次雷达实际应用的数字波束形成方案。
【关键词】二次雷达有源相控阵数字波束形成 DBF 均匀线阵通过用机械、机电与电子方式改变阵列天线单元辐射信号的相位，实现天线波束指向的技术，在雷达发展初期即己为人所知，但是真正的发展则是从冷战开始，国际形势的紧张、大型战略相控阵雷达研制成功、良好的应用效果以及成本的降低等，极大的促进了相控阵技术的发展。
1 相控阵雷达技术简介及优势用电子控制方法，实现天线波束指向在空间转动或扫描的天线称为电扫描天线，也即相控阵天线。
相控阵雷达具有天线波束快速扫描能力、天线波束形状的捷变能力、空间功率合成能力、天线与雷达平台的共性能力、多波束形成能力、空域滤波与空间定向能力等相较于传统机械扫描雷达的明显优势。
2 均匀线阵波束形成理论假定某单个辐射源在远场区P点的电场强度为：式中，R为天线单元至测试点距离;A为电磁波长;f（θ，φ）为天线单元辐射方向图;I0为复振幅。
辐射源为多个阵元组成的阵列时，在远区某测试点的总场强E应用叠加定律可以认为是线阵中N个辐射单元在测试点的辐射场强之和，有：式中，I i可表示为a i-jiΔΦs其中，a i为加权系数;ΔΦB为均匀线阵中相邻天线单元之间的馈电相位差。
若各天线单元方向图相同，则总场强为：式中，d为均匀天线阵列单元间距，而r;与r0之差与雷达至观测点距离相比较小，对场强E的影响可以忽略不计，则可以进一步简化为：θB为波束的最大指向·当θB指向法相时，ΔΦB=0。
则上式可继续简化为：由此可知，辐射场中某点的合成场强为所有天线单元方向图与阵列因子的乘积之和。
简析长春空管4号雷达天馈系统
简析长春空管4号雷达天馈系统长春空管4号系统由天线合装的一部近程一次雷达和一部单脉冲二次雷达，管制中心自动化系统组成。
文章简单介绍了长春空管4号系统二次雷达天馈系统的功能、组成及作用。
标签：空管4号；二次雷达；天馈系统1 天线系统原理“差”△波束形成：按照天线对副瓣电平的计算，与∑波束时相同，只是左右两半反相，因此利用环形电桥即可满足左右两半对称和反相的要求，且功分网络与∑波束时相同。
对于中央部分，由于其幅度分布与∑波束时不同，必须分别用两套功分网络来实现所要求的∑、△波束幅相分布。
这在方案中采用在差支路中的二个功分器C2、C3进行功率分配而实现的，差讯道经C2、C3分配后输入3dB 环形电桥H2和H3，由其两输出臂反相输出，然后馈入功分器P3-P6。
功分器C2、C3是不等功率分配器其分配比由差波束时中央部分的幅度分布要求而定，由于分配比较大，故由定向耦合器实现。
控制波束的形成：控制波束用来抑制讯问波束的旁瓣，要求有一近似全向的讯问辐射方向图。
因此？赘波束可以将讯号只馈入中间一列，而近似实现由发射机来的射频信号直接馈至中心单元（0#），这时其余各单元虽有能量从定向耦合器C1耦合出来，但由于该定向耦合器的耦合度约为12dB，因此与中心单列的辐射功率相比小得多，而中心单元的辐射在方位面上近似为均匀辐射，从而形成控制波束。
背瓣抑制：为抑制背瓣，在天线阵列背后中央另设一列单元。
将发射机？赘讯号一分为二，一半进入前方？赘波束，另一半进入背瓣抑制波束，从而使？赘波束均匀性更好以便抑制背瓣。
双通道切换和收发隔离：本雷达除天线和分配网络外，发射机和接收机都有两套相同的机器，这两套机器通过切换开关K∑，K？赘，K△分别与主馈线的三个通道（∑，？赘，△）相连。
一旦检测到工作通路发生故障时开关将自动切换到备份机器以保证雷达不间断工作。
∑，？赘讯道分别与环行器G1、G2相连以实现收、发隔离。
△讯道及从环行器输出的∑，？赘讯道再分别经滤波器F△、F？赘、F∑进入接收机，以进一步抑制发射能量，加强收发隔离。
基于零中频体制的二次雷达数字相控阵设计罗江
基于零中频体制的二次雷达数字相控阵设计罗江发布时间：2021-08-19T05:46:09.083Z 来源：《现代电信科技》2021年第7期作者：罗江江维[导读] 随着对产品小型化、低功耗、多功能的发展需求，以及微电子技术及信号处理技术的发展，基于零中频体制的调制解调技术、数字相控阵技术已可应用于雷达、二次雷达、通信等收发设备。
（西南电子设备研究所四川成都 610000）摘要：随着对产品小型化、低功耗、多功能的发展需求，以及微电子技术及信号处理技术的发展，基于零中频体制的调制解调技术、数字相控阵技术已可应用于雷达、二次雷达、通信等收发设备。
本文提出了一种基于零中频体制的二次雷达数字相控阵系统架构，并结合高速光纤通信技术、数字波束合成技术等，实现二次雷达、ADS-B in等功能。
相对于超外差体制二次雷达设备，该设计可减少射频前端设备体积约30%，同时，通过采用数字相控阵技术，实现瞬时多波束和自适应处理，使单一设备具有多种功能以及实现多目标跟踪处理等。
关键词：零中频；数字相控阵；二次雷达引言二次雷达采用询问-应答工作方式实现空域内协作目标探测，常包括询问机和应答机。
传统二次雷达询问机采用机扫天线，收发通道采用超外差体制，包含发射机、接收机（和、差、控制）、点迹处理、航迹处理、主控等，设备功能单一，收发射频通道架构复杂，体积重量大，不能满足当前设备小型化、多功能以及复杂环境下对多目标高数据率探测的需求。
与传统的超外差体制相比，零中频体制信号直接由基带变换为射频或射频变换为基带，不需要经过中频的调制解调，以及中频滤波、放大等分离器件，极大降低了产品体积和重量，且随着信号处理技术的发展，零中频体制中影响设备性能的直流偏置和本振泄露问题均得到改善，性能接近超外差体制。
其次，数字相控阵通过将各接收通道信号数据化，通过数字多波束形成、数字滤波技术等技术，可同时实现设备多功能，多目标探测与跟踪，自适应抗干扰等。
基于此，本文提出了一种基于零中频体制的二次雷达数字相控阵系统架构，并结合高速光纤通信技术、数字波束合成技术等，实现二次雷达、ADS-B in等功能。
基于匹配处理的相控阵数字波束形成方法
３ ． 解放军 ９ ３ ２ ７ ７部 队 ， 辽宁沈 阳 １ １ ０ ０ ０ ０ ； ４ ． 总 装 沈 阳军 代 局 驻 辽 阳 地 区 军 代 室 ， 辽宁辽阳 １ １ １ ０ ０ ０ ）
成 方 法 和频 域 Ｄ Ｆ Ｔ 波 束 形成 方 法相 比 ， 基 于 匹配 处 理 的相 控 阵 波 束 形成 方 法 既 不 需要 延 时 器 和 移 相 器 ， 也
不 需要 高速 Ａ／ Ｄ转换器和高速数字信号处理 ， 所 需设 备 量 少 ， 易 于 工程 实现 。 关 键 词 ：相 控 阵 雷 达 ； 宽 带宽 角 ； 数 字 波 束形 成 ；匹配 处 理
摘 要 ： 在 大孔 径 宽扫 描 角相 控 阵情 况 下 ， 利 用 窄 带相 控 阵 不 能 形 成 宽 带 高分 辨 信 号 ， 提 出一种基 于 匹 配 处理 的 宽 带 宽 角相 控 阵数 字波 束 形 成 方 法 。该 方 法 采 用 时 域 数 字 处 理 ， 将 宽 带 信 号 经 匹 配 处 理 后 变换 到 数 字域 ， 在 窄 带 条 件 下 进行 数 字 波 束 形成 。理 论 分 析 和 仿 真 结 果 验 证 了其 有 效 性 。与 实 时 延 迟 线 波 束 形
第 ４期 ２ ０ １ ３年 ８月
雷 达 科 学 与技 术
Ｒ ａｄａｒ Ｓｃ ｌ ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ ｅｃｈｎｏ Ｉ ｏｇ ｙ
பைடு நூலகம்
Ｖｏ １ ． １１ Ｎｏ ． ４
Ａｕ ｇｕｓ ｔ ２０ １３
基 于 匹配处 理 的相控 阵数 字 波 束 形成 方法
雷达天线阵列中的波束形成技术研究
雷达天线阵列中的波束形成技术研究摘要：讨论卫星跟踪和数据传输系统中的多波束形成算法;自适应模型和相位调整，分析如何控制波束和实现波束形成。
关键词:TDRSS;多波束形成相控阵雷达具有多功能模式,多目标跟踪和多功能模式。
这些发展优势和战术特点与多波束能力可行性有关。
相控阵天线可以发送和接收多个波束，波束的大小如何,的方向可以迅速变化,并且波束形状可以根据不同的操作方式灵活变化,这是一个重要相控阵天线优点。
一、相控阵雷达与多波束形成根据相控阵雷达它不仅可以发送接收波束,还可以以各种形式变化,这改变了它的工作方式。
基本上,相位阵列雷达的性能在很大程度上取决于其能力和多波束成形方法。
目前有多种方法可用于相控阵天线的多个波束，根据雷达和现有技术设施的要求,可以选择多波束产生方法,随着数字技术和集成电路技术的发展,数字多波束形成技术已应用于相控阵雷达。
该技术提供了一种使用电子转换和数字波束的形成,接收和传输电子射线的方法,从而为雷达系统的进一步发展提供了技术基础。
二、多波束形成算法在多址卫星数据传输系统中,服务对象通常分布在低地球轨道上。
如果用户的恒星轨道位于地面以下3000公里处,则中继星波束可以覆盖地球周围26°用户星宽度。
当用户星以10公里/秒的最高速度移动时,通过3.5°宽合成波形所需的最短时间为205秒。
因此,波束角速度似乎是最低的,新的是合成波束3.5°宽度水平为05%,为10.5秒步进间隔。
一旦计算机将相位矩阵的用户星为10.5 s创建相位加权系数,具体取决于位置。
根据目标的启动和跟踪过程,多波束有三种操作模式:主波束、扫描及自跟踪方式。
如优先验目标的当前位置的信息,目标在空中的轨道方程计算,可以作为一个主波束控制。
计算机可以根据其高度和方向实时计算出加权系数矢量,并将其发送到多波束处理器完成波束加权。
用户星相对中继星来说缓慢移动角度,随着移动用户星,权系数矢量计算机计算,并实时跟踪每个点的主波束。
数字相控阵二次监视雷达关键技术
电子技术• Electronic Technology72 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】数字波束合成 软件无线电软件无线电技术在实际工程项目中的应用越来越广泛，目前已应用在个人移动通信系统、军事通信、电子战、雷达系统以及信息化家电产品中。
数字技术由于本身的优点，大量工程应用都采用了数字化方法，对数据速率和实时性数字相控阵二次监视雷达关键技术文/文传勇 范辉辉提出了要求，需要宽的带宽来进行数据传输。
传统的使用同轴电缆的传输方式，达不到高速数据传输和实时性要求，同时在抗干扰、设备复杂程度、设备安装，铺线方面等工程应用方面，存在困难，不方便；由于光纤具有以下各种优点：（1）工作频率高，通信容量大；（2）衰减小，中继距离长；（3）保密性能好、抗干扰能力强，不受强电、雷达等干扰；（4）体积小、重量轻、便于施工维护；（5）原材料来源丰富，潜在价格低廉。
上述优点满足工程应用中各种需求，它是未来数据传输主要媒介；高速串行数据传输技术迫切成为各种应用的必须的技术。
在各个FPGA 厂商，都配套开发了自己的高速串行数据传输的IP 核，在ALTERA 中Stratix V GX/GS/GT ，在xilinx 中开发GTX,GTH,在Vertex-5，Vertex-6和Vertex-7高端FPGA 中，有对应的IP 核。
这些新的技术的引入，空管二次监视雷达系统的组成发生了变化。
在空管监视设备中，分为舱内设备（或者室内设备）和舱外设备（室外设备），舱内设备完成工作是数字信号处理、控制和显示；舱外设备主要完成功能是信号的感知和采集。
传统二次雷达组成由天线、旋转关节、射频电缆、模拟接收机、三级固态功率放大的发射机、基带A/D 采样、译码、点迹和航迹处理。
数字相控阵二次监视雷达的组成由天线辐射单元、数字TR 组件、光纤、数字信号处理模块、显控组成；数字TR 模块是每个通道独立对应一个辐射单元，其功率和相位可编程实时配置；数字信号处理模块包括光模块的数字收发同步、数字发送通道的数据合成、数据接收的通道数据分配和数字波束合成，对数压缩、译码、形成点迹和航迹。
浅谈二次雷达波束控制系统设计
浅谈二次雷达波束控制系统设计作者：杨诗雨来源：《科学与财富》2018年第36期摘要：二次雷达作为大型雷达系统的构成部分，在民航的空中交通管制及目标识别方面具有重要的应用价值，为了而适应航空领域的发展，提升针对重点空域的境界功能，基于无源相控天线体制的二次雷达系统逐渐发展起来了。
采用这一天线扫描体制的二次雷达，同时具备相位控制、同步控制、数据传送和信号自检的功能。
笔者以采用无源相控天线体制的二次雷达系统作为研究对象，在波束控制系统设计中采取了集中式波控方案，引入了嵌入式计算机和网络系统，并采用软件、硬件双重同步的手段进行波控处理流程设计，此外，选取了二级缓存同步相的方法进行波控数据的布相。
实践表明，这一基于集中波控方案的二次雷达波束控制系统可靠性高、灵活性强，值得在应用中进行推广。
关键词：二次雷达；无源相控天线；波束控制二次雷达通常也被称作是空管雷达信标系统，其结构上主要是由询问雷达和应答雷达构成的，即由询问雷达发射电磁波，应答雷达在接收到信息后发生应答电磁波，通过信息的交互完成目标识别和定位。
针对重点空域进行监视的相控体制的一次雷达，需要在阵面天线静止的情况下，天线波束在方位及仰角上进行二维扫描，采用无源相控阵体制的二次雷达即是为了满足一次雷达的这一需求而逐步发展起来的。
传统的二次雷达采用的是机械扫描的工作方式，虽然可以完成采用相控体制的一次雷达的需求，即在二次雷达天线静止的情况下，二次雷达波束在方位角上进行扫描，并且覆盖一次雷达波束的方位扫描范围。
但是传统二次雷达的波束在空间扫描时波束指向上的惯性，不仅导致了相控阵天线增益的降低以及旁瓣的升高，而且还需要明确所有阵元的辐射相位与辐射值，从而对通道的相位误差进行补偿。
这样就造成了系统计算资源的消耗，给雷达性能造成了限制，而基于无源相控天线体制的二次雷达系统不仅保持了传统二次雷达的功能，而且提升了在天线波束控制上的可靠性。
1 系统设计1.1 波控方案以下四种功能是二次雷达被应用于波束控制所应具备的基本功能，主要涉及相位的控制、频率同步设置、信号传输系统和对数据的筛选自检。
多波束形成技术在相控阵雷达中的应用
多波束形成技术在相控阵雷达中的应用摘要：多波束形成技术是波束性能被复合应用的方法，如果能够提高多波束形成技术，将能提高相控阵雷达的整体性能。
本次研究说明了多波束形成技术在相控阵雷达中的应用方法。
关键词：多波束形成技术；相控阵雷达相控阵雷达的功能需要用多波束的形式实现，如果多波束的性能良好，相控雷达的性能就会良好，人们要提高相控阵雷达的性能，就要提高多波束形成技术的质量。
本次研究将说明在相控阵雷达中多波事形成技术的应用。
一，多波束形成技术对相控阵雷达的影响相控阵雷达是应用发射电子波束的方式探测信息的一种设备，应用波束可以让雷达发射信息和接受信息。
相控阵雷达应用的波束与过去的机械扫描波束的区别为，它能灵活的控制波束的频率和相位，使波束的应用能恰到好处。
多波束形成技术是波束性能被复合应用的方法，如果能够提高多波束形成技术，将能提高相控阵雷达的整体性能。
二，多波束形成技术对相控阵雷达的优化1，优化雷达的性能相控阵雷达工作的目的是搜索各种探测目标，它包含固定目标、隐藏目标、移动目标等，它的工作原理如下：它将天线的辐射功能射置在主瓣最大值的附近，然后依某种目的集中发射波束，可以说相探阵雷达的性能与多波束宽度有紧密的联系。
工公式（1）中，就是多波束开成的孔径面积。
以这公式可以看到，该数值越大，雷达工作的范围越大。
由于多波束形成的孔径能够决定相控阵雷达的性能，所以目前相控阵雷达普遍的应用大孔径的多波束形成光束。
目前国外已经开始研究空间载预警的雷达，这种雷达的探测目的是探测外太空中的事物，该雷达的多波束孔径宽度为300米。
而天线的波束宽却只有0.017度，由此可见提高多波束孔径提高相控阵雷达的性能的认知已被人们广泛应用。
2，化化雷达的数据率所谓的数据率，是指两次相邻的搜索时间中的一个倒数，如果这个倒数值越大，即意味中间间隔的时间越长，其相控阵雷达传输的性能越低；若两个间隔值越短，则意味着雷达的传输性能越高。
若要让相控阵雷达的性能提高，就要提高相控阵雷达的传输数据率。
电子教材-相控阵雷达数字波束形成的实现
相控阵雷达数字波束形成的实现王涛[1][2]雷宏[1]（（1）中国科学院电子学研究所北京 100080；（2）中国科学院研究生院北京 100080）摘要：数字波束形成系统是现代雷达一个重要的组成部分。
相控阵天线通过它可以实现自适应波束、低旁瓣波束，并通过对移相器、衰减器的控制实现波束扫描。
本文介绍的数字波束形成系统充分利用现有的硬件技术，实现了雷达在多种工作模式下的波束实现及控制要求。
关键词：、数字波束形成（DBF）、相控阵天线、雷达Realize Digital Beam Forming in Phased Array RadarWangtao1,2Leihong1(1 Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China；2 Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China)Digital Beam Forming is a important part of modern radar. Equipted with it,phased array radar could have Adaptive beam, lower Side-lobe beam and beam scanning. This paper present a DBF system which can realize the request of multi-mode working state of phased array radar.一 引言目前，有源电扫阵列雷达已像探测传感器王冠上的宝石，正在成为各种飞机、卫星上的装备。
而有源相控阵天线要发挥它的威力，数字波束形成系统则是必不可少的组成部分。
数字波束形成系统可以实现雷达所需的低旁瓣、自适应波束，还可以校正因天线的稳定性而带来的误差。
基于数字波束形成技术的二次雷达系统
基于数字波束形成技术的二次雷达系统
陈伟
【期刊名称】《微型机与应用》
【年(卷),期】2015(34)24
【摘要】随着计算机、集成电路技术、高速信号传输技术的进步,数字波束形成技术开始应用于相控阵雷达.提出了数字阵二次雷达是基于数字T/R组件、高速信号传输、数字信号处理等构成的系统,可以实现瞬时多波束及实时自适应处理,具有目标跟踪、远作用距离、快速识别目标以及同时完成目标搜索、识别、捕获和跟踪等功能.
【总页数】3页(P91-93)
【作者】陈伟
【作者单位】四川九洲空管科技有限责任公司,四川绵阳621000
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.96
【相关文献】
1.宽带数字阵雷达数字波束形成系统研究 [J], 王峰;李婧;刘俊;陈希信;龙伟军
2.阵列多波束三坐标雷达的数字波束形成及信号处理技术研究 [J], 纪彦星;宋虎;刘军华;陈建军
3.雷达电子战系统的宽带数字波束形成实时实现 [J], 李磊;费伟伟;岑凡;蔡惠智
4.相控阵空管二次雷达数字波束形成方案 [J], 杨见;谭威;;
5.未来雷达的新技术——数字波束形成技术 [J], 薛富兴
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宽带相控阵雷达数字波束形成及干扰置零方法
宽带相控阵雷达数字波束形成及干扰置零方法曹运合;张焕颖;张守宏;刘峥【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2007(029)002【摘要】宽带相控阵波束形成通常使用模拟延时线,但量化误差及硬件的高代价阻碍了它的应用.该文在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下,提出一种宽带子阵数字波束形成方法.该方法首先对接收信号拉伸处理和低通滤波,然后在子阵间加权实现宽带子阵数字波束形成.低通滤波后的数字采样和信号处理均可在低的速率下进行,大大降低了运算量且容易实现.此外,宽带干扰的存在会严重影响一维距离像的性能,为了抑制宽带强干扰信号,在上述数字波束形成的基础上,提出了一种宽带干扰置零方法.该方法在强宽带干扰功率的情况下仍可很好地工作.最后,对测距误差和子阵栅瓣的影响进行分析并仿真证实了该方法的有效性.【总页数】5页(P365-369)【作者】曹运合;张焕颖;张守宏;刘峥【作者单位】西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室,西安,710071;西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室,西安,710071;西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室,西安,710071;西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室,西安,710071【正文语种】中文【中图分类】TN958.92【相关文献】1.宽带相控阵雷达发射波束零点形成方法 [J], 曹运合;李强;王胜华;张守宏2.一种有效的宽带宽角相控阵接收干扰置零新方法 [J], 罗永健;张旭;曹运合;张守宏;程磊3.一种合成宽带数字波束形成相控阵通道幅相误差的校准方法 [J], 张忠传;牟善祥;候瑞东;李成国4.基于2阶锥规划的雷达干扰宽带数字波束形成优化设计 [J], 张鸿伟;汤建龙;冯宗盛;柯小梅5.相控阵雷达发射波束自适应零点形成方法研究 [J], 吴淮宁;费元春因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
【慕课】数字波束形成技术-相控阵专题讲座之五
【慕课】数字波束形成技术-相控阵专题讲座之五假设接收天线为N阵元均匀直线阵，目标的来波方向为θ，第k 个波束指向为θk，相邻阵元间距为d，信号波长为λ，且各阵元都是各向同性的，对K阵元的加权分别为WK，...,Wnk，信号是窄带信号。
数字多波束形成器就是一个乘加器。
天线的方图不是唯一的，根据要求，相同的数据可以用不同方法加权(改变权因子)，以便形成不同形式的波束、和任意多的波束。
通过数字波束合成后输出的信号(如信号确实投射在该波束内)可以大幅度的提高信号的SNR。
最后得到的复输出信号直接送入后续处理单元。
多旁瓣对消是一种最早的基于统计最优设计的波束形成器，有两部分组成，主通道是高增益方向性的天线，其主瓣指向期望信号的方向，并假设干扰信号只能从主通道旁瓣进入。
辅助天线为一天线阵列，其目的是选择权矢量使得它对干扰信号的响应与主通道进来的干扰信号相对消。
基于参考信号的自适应DBF,权矢量选择的准则是阵列输出信号与参考信号之间的均方误差最小化，这就是自适应LMS滤波算法的基本思想。
线性约束最小方程LCMV，也叫最小方差无失真响应自使用波束形成器。
简单说就是对权矢量加以线性约束条件，以便有效的控制波束响应，使得从感兴趣方向来的信号能以特定的增益与相位通过，从而使输出信号的总能量最大或者方差达到最小。
1.信噪比准则是指选择加权实例使整个阵输出信噪比最大。
是基于期望信号的功率与噪声功率之比最大的准则。
2.最小均方误差准则就是使阵列输出F与参考信号之间的均方误差最小，所对应的权矢量。
3.似然比性能准则是在所需信号波形完全未知时，所需信号可以认为是一个待估计的时间函数，所需最大似然比估计器的噪声为多维高斯分布，以所需信号似然函数最大为准则条件下所得到的最优权矢量。
4.噪声方差准则是在所学信号机器方向都已知是，使输出噪声方差最小条件下，求得的最优权矢量。
1.数字波束形成在在所谓数字域实现对天线幅相加权的控制，而传统的波束形成是在模拟域，依靠移相器、衰减器、波束形成网络等模拟器件实现对相位的控制和调整2.数字波束形成方法实质上式一种在视频实现的多波束形成方法，而传统的多波束形成方法是在高频或者中频实现的，都是用硬件实现的模拟方法。
一种数字阵二次雷达的数字波束实现方式
摘要：随着计算机、集成电路技术、高速信号传输技术的进步，数字波束形成技术开始应用于相控阵雷达。
数字阵二次雷达是基于数字t/r组件、高速信号传输、数字信号处理等构成的的系统，二次雷达采用数字波束形成技术，可以实现瞬时多波束及实时自适应处理，具有目标跟踪、远作用距离、快速识别目标、以及同时完成目标搜索、识别、捕获和跟踪等功能。
关键词：高速信号传输技术数字波束形成数字发射/接收组件中图分类号：tn958.96 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-001 引言相控阵雷达天线由很多辐射单元排列而成，各个单元的馈电幅度和相位由计算机灵活控制，因此具有波束捷变能力等独特的优点，数字波束形成技术使相控阵雷达数字化程度及自适应能力有了新的提高，它将相控阵天线理论与雷达信号处理结合在一起，可充分发挥相控阵雷达天线具有的空域滤波能力，比较方便地实现波束零点控制，空-时自适应信号处理，带来了提高相控阵二次雷达天线性能新的潜力[1]。
数字阵二次雷达是基于数字波束形成技术，采用数字发射/接收组件（数字t/r组件），通过数字处理算法控制改变阵列天线中每个天线单元上信号的幅度和相位分布，高速改变天线波束的形状（波瓣宽度、副瓣位置、副瓣电平、天线副瓣凹口的数目与位置）二次雷达系统。
数字波束形成技术应用于相控阵接收天线波束的形成则是通过将天线阵子的天线信号数字化，将其送入多波束形成网络，根据波束指向和副瓣电平的要求等因素采取相应的加权数字处理，形成所需要的波束[2]。
本文结合数字阵和二次雷达的特点，对数字阵二次雷达的波束实现方式作了详细的分析。
5 结语本数字阵二次雷达是基于数字t/r组件、高速信号传输、大规模数字信号处理等构成的的系统，可以实现瞬时多波束及实时自适应处理，具有目标跟踪、远作用距离、快速识别目标、以及同时完成目标搜索、识别、捕获和跟踪等功能。
参考文献[1]张光义.相控阵雷达原理[m].北京：国防工业出版社，2009.[2]张光义.多波束形成技术在相控阵雷达中的应用[j].现代雷达，2007（8）：1-6.收稿日期：2015-11-17作者简介：刘永刚（1980），男，山西平遥人，本科，主要研究方向为空中目标防碰撞技术、相控阵雷达技术等。
相控阵MIMO雷达抗干扰波束形成算法研究
相控阵 MIMO雷达抗干扰波束形成算法研究摘要：现阶段所面临的干扰环境愈加的复杂多变，在对副瓣电平实施控制的时候，相应的雷达系统需要实现更高的增益与自由度。
因此，可针对基于相控阵MIMO雷达的抗干扰波束形成算法进行研究，进而推进该领域的进一步发展。
对此，文章针对相控阵MIMO雷达抗干扰波束形成算法进行了研究。
关键词：相控阵MIMO；雷达抗干扰；波束形成算法；研究引言：在现代的通信、雷达以及导航等领域之中，都非常广泛的对相控阵MIMO进行了使用，主要由于相控阵MIMO通过相应的调整，能够实现对各个阵元的相位波束指向予以控制，可见雷达系统在电子扫描工作之中，可以作为有效的工作方式，实现对信号处理效率的改善。
1.相控阵MIMO抗干扰波束的形成分析通过相应推导算式我们能够获得相控阵MIMO的静态方向图导向矢量，进而实现对MIMO雷达系统发射端形成的零线接收端的低副瓣的有效处理。
基于超视距雷达与极低副瓣雷达之中，当方向图形成零陷对抗干扰之后，仍然需要使其始终保持低副瓣电平。
在对方向图低副瓣抗干扰波束的形成进行计算的时候，可通过一种基于改进线性约束条件下的算法实施计算，在对相控阵MIMO联合导向矢量u（θ）进行计算的时候，可通过改进线性约束条件的方式来对控制方向图副瓣电平体与零线进行兼顾，后者则需要形成相应的零陷抑制干扰。
通过想应计算式的对比，发现要想使兼顾低副瓣与抗干扰性能，就需要保证低副瓣窗函数与约束矩阵之间具有较高的匹配性。
（ win）H cnew=⑴记 = win，并实现 =（H）-1H，进而构造出相应新的协方差矩阵得到满足：=（I-）Rx（I-）Rx = u（θi）u H（θi）⑵其中酉矩阵是其理想协方差矩阵Rx,并且我们能够从中发现（I-）H=（I-），这也证明了阵矩Rx至属于有相似变换关系，所以两者的特征值是相等的，其中所包含的特征矢量信息也是相等的。
又因为H =0，所以当的特征向量成为新约束阵矩时，那么低副瓣权矢量是可以使式(1)得到满足的。
二次雷达波束控制系统设计
第10卷 第3期 信息与电子工程Vo1．10，No．3 2012年6月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Jun．，2012文章编号：1672-2892(2012)03-0266-04二次雷达波束控制系统设计夏勇，张浩，李晓娟，尤路(中国电子科技集团第38研究所，安徽合肥 230031)摘 要：传统的二次雷达通常采用机械扫描的工作方式。
基于无源相控阵天线体制的二次雷达作为一种新体制的雷达，是为了适应重点空域警戒功能而发展起来的。
波束控制系统是该二次雷达的重要组成部分，其基本功能包括：相位控制、同步控制、数据传输以及信号自检。
二次雷达波束控制系统采用了基于嵌入式计算机和网络的集中式波控方案设计。
在波控处理流程中，作者采取了软件和硬件的双重同步手段。
在波控数据的布相方法上，采用二级缓存同步布相的方法。
在实践过程中证明，基于嵌入式计算机和网络的二次雷达波束控制系统具有工作方式灵活多样、波束调度方便、可靠性高等优点。
关键词：二次雷达；波束控制；嵌入式计算机；网络；同步中图分类号：TN958.96文献标识码：ADesign of beam steering system for secondary surveillance radarXIA Yong，ZHANG Hao，LI Xiao-juan，YOU Lu(The 38th Research Institute，China Electronics Technology Group Corporation，Hefei Anhui 230031，China)Abstract：Mechanical scanning mode is often used in traditional secondary surveillance radar. As a new kind of radar concept, passive phased array based secondary surveillance radar is developed to suitthe function of vital airspace surveillance. The basic function of the beam steering system, which is animportant component of secondary surveillance radar, includes phase steering, synchronous processing,data transmission and signal self-checking. In this paper, the centralized design scheme based onembedded computer and network for beam steering system of secondary surveillance radar is adopted.Dual synchronous process method of software and hardware is employed in the flow of beam steering. Thesecondary cache is adopted for synchronous beam distribution. Proved in the course of practice, embeddedcomputer and network-based secondary radar beam steering system features a flexible way of working,beam scheduling convenience, and higher reliability.Key words：secondary surveillance radar；beam steering；embedded computer；network；synchronization二次雷达(Secondary Surveillance Radar，SSR)在航空交通管制、敌我识别等方面得到了广泛的应用，是大型雷达系统的重要组成部分。
一种舰载一维相控阵二次雷达高精度算法
ZUO Hangzhou, YU Miao, MAO Mengyue, ZHENG Gang
Abstract: With the development of modern radar technique, especially the introduction of phased array radar technique, high
A-CTI 算法实现过程如图 1 所示。
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现代导航
2021 年
步骤 1：读取安装基线信息 各成员舰载雷达天线安装时建立各成员舰载 雷达天线安装基线信息表格，使用时通过成员编号 查找安装基线信息表格，读取相应编号成员舰载雷 达天线安装基线信息。 步骤 2：捷联测量天线姿态信息 垂直捷联和雷达天线安装的舰船同一水平基 面，可实时测量雷达天线的姿态信息。 步骤 3：雷达天线发射互测成员姿态信息 舰载二次雷达按照时分和频分工作，各成员舰 载雷达之间互相跟踪测量，雷达在跟踪测量时，互
技术，2008，48（7）：113-118. [2] 丁鹭飞，耿富录，陈建春．雷达原理[M]. 西安：电子
工业出版社，2010. [3] 周万幸. 舰载雷达的现状及发展趋势分析[J]. 现代雷达，
2007，29（9）：1-4. [4] 刘显勇，徐向东，魏恭，等. 舰载二次雷达发展与展望
概述[J]. 雷达与对抗，2018，38（3）：5-7. [5] 张光义，赵玉洁．相控阵雷达技术[M]. 北京：电子工
b arctg x, y
（5）
按照 b 布相，即可实现大地等速扫描。 跟踪在不稳定甲板坐标系下进行闭环，跟踪后 得到角度 b，距离 R，假定俯仰角为 （e 初始设为 0）。 转换到不稳定直角坐标系（以下小写 xyz 表示
机场相控阵雷达解决方案(3篇)
第1篇随着航空运输业的快速发展，机场的安全保障显得尤为重要。
机场相控阵雷达作为一种先进的雷达技术，能够在复杂的气象条件下，对飞行区进行全方位、全时段的监测，有效提高机场的安全管理水平。
本文将针对机场相控阵雷达的解决方案进行探讨，以期为我国机场安全防护提供有力支持。
一、机场相控阵雷达概述1.1 相控阵雷达的定义相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种采用相控阵技术实现的雷达系统，其基本原理是通过改变天线单元之间的相位关系，实现电磁波束的快速、灵活的扫描。
相比传统的机械扫描雷达，相控阵雷达具有快速响应、多目标跟踪、抗干扰能力强等特点。
1.2 机场相控阵雷达的作用机场相控阵雷达主要用于以下方面：（1）飞行区监视：实时监测飞行区内的飞机、无人机等目标，确保飞行安全。
（2）空域管理：协助空中交通管制员进行空域管理，提高飞行效率。
（3）气象监测：获取飞行区内的气象信息，为飞行提供决策依据。
（4）防雷击：对飞行区进行防雷击监测，降低雷击对飞机和设备的影响。
二、机场相控阵雷达解决方案2.1 雷达系统设计2.1.1 天线设计天线是相控阵雷达的核心部件，其性能直接影响到雷达的整体性能。
在机场相控阵雷达天线设计中，应考虑以下因素：（1）覆盖范围：根据机场飞行区的面积和形状，设计合适的天线覆盖范围。
（2）波束宽度：根据飞行区内的目标距离和高度，确定合适的波束宽度。
（3）极化方式：选择合适的极化方式，以提高雷达的抗干扰能力。
（4）天线阵元：采用高性能、低损耗的天线阵元，提高雷达的探测性能。
2.1.2 信号处理技术信号处理技术是相控阵雷达性能提升的关键。
在机场相控阵雷达信号处理中，应采用以下技术：（1）多普勒处理：通过多普勒处理，实现目标的距离和速度测量。
（2）空间滤波：利用空间滤波技术，提高雷达的探测性能和抗干扰能力。
（3）目标识别：通过目标识别算法，对监测到的目标进行分类和识别。
2.1.3 雷达架构机场相控阵雷达的架构设计应满足以下要求：（1）模块化设计：将雷达系统划分为多个模块，提高系统的可扩展性和可维护性。
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Electronic Technology •
电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 57【关键词】二次雷达 有源相控阵 数字波束形
成 DBF 均匀线阵
通过用机械、机电与电子方式改变阵列
天线单元辐射信号的相位，实现天线波束指向
的技术，在雷达发展初期即已为人所知，但是
真正的发展则是从冷战开始，国际形势的紧张、
大型战略相控阵雷达研制成功、良好的应用效
果以及成本的降低等，极大的促进了相控阵技
术的发展。
1 相控阵雷达技术简介及优势
用电子控制方法，实现天线波束指向在
空间转动或扫描的天线称为电扫描天线，也即
相控阵天线。
相控阵雷达具有天线波束快速扫描能力、
天线波束形状的捷变能力、空间功率合成能力、
天线与雷达平台的共性能力、多波束形成能力、
空域滤波与空间定向能力等相较于传统机械扫
描雷达的明显优势。
2 均匀线阵波束形成理论
假定某单个辐射源在远场区P 点的电场
强度为：
式中，R 为天线单元至测试点距离；λ为电磁波长；为天线单元辐射方向图；I 0
为复振幅。
辐射源为多个阵元组成的阵列时，在远
区某测试点的总场强E 应用叠加定律可以认为
是线阵中N 个辐射单元在测试点的辐射场强
之和，有：式中，I i 可表示为，其中，为加权
系数；为均匀线阵中相邻天线单元之间的
馈电相位差。
若各天线单元方向图相同，则总场强为：
相控阵空管二次雷达数字波束形成方案
文/杨见1 谭威2，式中，d 为均匀天线阵列单元间距，而r i 与r 0之差与雷达至观测点距离相比较小，对场强E 的影响可以忽略不计，则可以进一步简化为： ，为波束的最大指向。
当指向法相时，。
则上式可继续简化为： 由此可知，辐射场中某点的合成场强为所有天线单元方向图与阵列因子的乘积之和。
天线单元的方向图在天线生产完毕后就已确定，故只需通过控制阵列因子也即下文的网络加权系数即可实现辐射场中合成波束的形成。
3 加权网络系数为获得所需的天线副瓣电平，阵列中各天线单元的激励电流的幅度应按一定的照射函数进行加权；对采用数字式移相器的相控阵天线，在正常波束扫描要求的波束控制信号之外将相位加权控制信号加到阵列中某些单元的移相器上，改变阵列各天线单元激励电流的相位，同时，它可以用于降低有源相控阵天线的副瓣，允许每一个数字T/R 组件例的功率放大器具有相同的输出功率电平，而无须采用具有多种输出功率电平的放大器 。
故加权网络系数的第一部分为形成理想波束的阵列加权值。
如15个通道的二次雷达和通道发射加权序列如图1所示。
相控阵天线馈线网络的每一个天线单元通道中，传输信号的幅度与相位应保持一致，以保证相控阵天线的性能。
为了满足这一要求，必须对相控阵天线的馈线网络中个通道内信号传输过程中产生的幅度与相位进行测量与调整。
因此网络加权系数第二部分则是保证通道初始状态幅相一致的补偿参数，即通过幅相校准采集的试验数据。
第三部分则是在通过初始幅相补偿后，在微波暗室采集合成波束畸变修正数据。
经过理论加权序列对天线阵列传输信号进行加权后，各个通道在实际空间中辐射形成的合成波束会存在一定程度的畸变，而通过重复多次采集数据、修正、验证的过程，最终获取形成的理想波束的补偿数据。
三部分的网络加权系数相结合完成对发射/接收数据进行加权，最终实现辐射信号的波束合成。
如图2所示。
4 空管二次雷达数字波束形成4.1 发射波束形成空管二次雷达发射波束包括辐射询问信号的和波束以及用于旁瓣抑制的控制波束。
和波束主要将能量集中与主瓣，同时需对波束宽度进行适当控制，而控制波束则是用于询问旁瓣抑制，合成的波束为等幅同相的胖波束，故两者的区别在于理论加权系数序列的不同。
由于和通道辐射的波束包含P1、P3脉冲，控制通道辐射波束为P2脉冲，3两组脉冲由于不是在同一时刻辐射，故通过同一组阵列天线进行分时复用即可实现一组天线阵列辐射两个不同类型波束的目的。
4.2 接收波束形成相控阵雷达相对于传统机械雷达优势更为明显的一点，即同一组天线接收的数据通过调用不同的接收加权参数即可实现多个接收波束的合成，每个波束的形成都是独立并行且互不干扰的。
这在二次雷达领域的和接收波束、控制接收波束、差接收波束的形成上得到充分的应用。
图3 即为空管二次雷达和通道数据经过接收波束合成后产生的正交数据。
参考文献[1]相控阵雷达原理.张光义[M].国防工业出版社,2014.[2][美]BassemR.Mahafza 等著.雷达系统设计MATLAB 仿真[M].中国工信集团出版社/电子工业出版社
,2011.
作者简介
杨见（1985-），男，湖北省利川市人。
研究方向为数字信号处理。
谭威（1982-），男，四川省中江县人。
研究方向为电子信息。
作者单位1.四川九洲空管科技有限责任公司 四川省绵阳市 621000
2.驻某单位军代室 四川省绵阳市 621000
图1：和通道发射幅度加权序列/相位加权序列图3：空管二次雷达和通道经过合成后的正交数据（包含应答信号序列）图2：修正前后合成波束示意图。