多波束形成技术在相控阵雷达中的应用
多功能相控阵雷达关键技术及其发展趋势分析
多 功能相 控 阵雷达 的发展 经历 了无 源、 有 源 以及 数 字 三 个 阶 段 。无 源 相控 阵 雷 达 配 置 了 中央功率产生器 ，可 以通过 雷达 内的无源网 络对发射功率进行调整 ，如使 用透 镜系统或波 导网络对阵元 的信号发射功 率进行分配等。相 较于传统 的机械雷达 ，其最 大的特 点是为每一 阵元分配 了独立 的移相器 。有源相控 阵雷达则 是为每一阵元配置 了一组完整 的 Ｔ／Ｒ组件，利
该 技术 是 多功 能相控 阵雷 达 的核心 技术 之 一，其 以数字技术为基础 ，可 以直接应用微 波 集成技术和中频直采技术对信号进行高精度 抽 样与 检测 ，可 以在 ｓ波 段 以及 ２５００阵元量 级 的 阵 列 单 元 级 中实 现 多 波 束 形 成 。其 应 用 优 势在于可 以采用多中行个弄 自适应算法对波束 形 成方法 进行调整，可 以有效解决多通道接收 机 一致 性 较 高 的 问题 。 但 是 需 要 注 意 的是 ，其 物 理 实 现 对 设 备 复 杂 性 的 要 求 较 高 。
２ 多功 能相控 阵雷达关键 技术
２．１射 频技 术
以利 用 雷 达 天 线 阵 列 的 多 天 线 特 性 向 空 域 目标 发 射 多束 探 测 信 号 ， 然 后对 回 波 信 号 进 行 分 集 接 收和数据融合 处理 ，实现参数可识别性能的 提升和发射方 向图的设计 。同时，ＭＩＭＯ技术 还 可 以帮 助 相 控 阵雷 达 克服 其 因横 截 面 积 起 伏 所 引起 的性 能不稳定问题，显著改善 目标的检 测结果与参数估计精度 。
多功 能相控 阵 雷达 是一类 有 多辐射 单元 依 照 特 定 的 排 列 方 式 构 成 的 定 向天 线 阵列 ，其 可 以通 过 电 控 的 方 式 自 由调 节 各 阵 元 的幅 度 激 励 与相位 关系，相较于传统 的机械扫描雷达而 言 ，其 适 应 性 和 抗 干 扰 性 有 了很 大 幅度 的提 升 ， 不仅 可以大幅缩短搜索 、定位与跟踪 时间，还 能够 实现 多 目标 、多方 向、多功能 的雷达应用 。 特别 是其在功能方面的拓展使得其可 以同时完 成 多部普通雷达 的工作 内容 ，如 多 目标跟踪 、
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理相控阵雷达是一种基于相控技术的雷达系统，它能够实现多波束的发射和接收，具有高分辨率、高精度和多目标探测等特点。
在现代军事和民用领域广泛应用。
本文将介绍使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理。
一、相控阵雷达的基本原理相控阵雷达由许多天线组成，这些天线被组织成一个二维或三维阵列。
每个天线都可以独立进行发射和接收信号。
通过控制相位差，可以实现波束的相应调控。
相控阵雷达主要通过以下原理实现目标探测：1. 多波束形成：相控阵雷达可以同时形成多个波束，每个波束可以独立指向不同的方向。
通过调整每个波束的发射相位差，可以实现对不同方向的目标同时探测。
2. 自适应波束形成：相控阵雷达可以根据环境和目标的变化，实时调整波束形成参数，提高雷达的性能。
例如，可以通过自适应波束形成技术，抑制多径效应和杂波干扰，提高探测的信噪比。
3. 高精度测角：相控阵雷达可以利用相控阵的几何结构，实现高精度的目标测角。
通过测量每个波束的相位差，可以计算出目标相对于雷达的方位和俯仰角。
4. 捷联测量：相控阵雷达可以利用多波束的测量结果，实现对目标位置的捷联测量。
通过将多个波束的测量结果进行融合，可以提高目标位置的准确性和可靠性。
二、相控阵雷达目标探测的步骤相控阵雷达进行目标探测的步骤主要包括以下几个环节：1. 发射信号：相控阵雷达首先需要发射一组电磁波信号。
这些信号会经过射频与微波电路的处理，形成合适的脉冲信号。
2. 波束形成：发射的信号进入相控阵雷达的阵列天线，通过调控每个天线的发射相位和幅度，形成多个波束。
每个波束可以独立指向不同的方向。
3. 目标回波接收：当发射的信号遇到目标时，会被目标反射回来，形成回波。
相控阵雷达的阵列天线接收并采集回波信号，并将其传送到接收机。
4. 信号处理：接收机对接收到的回波信号进行放大、滤波和混频等处理。
然后，利用自适应波束形成技术，抑制干扰信号和杂波，提取目标信号。
微波天线的多波束形成技术
微波天线的多波束形成技术随着通信技术的飞速发展，微波天线的多波束形成技术也越来越受到关注。
多波束形成技术可以实现在不同方向上同时进行信号传输和接收，从而提高了通信的灵活性和可靠性。
本文将介绍微波天线的多波束形成技术，包括其原理、方法和应用。
原理微波天线的多波束形成技术是基于相控阵原理实现的。
相控阵技术是指将单个天线分成若干小块，每个小块都可以单独控制相位和幅度，从而实现天线波束的定向和调整。
多波束形成技术通过控制不同小块的相位和幅度，将天线的主矢量面向不同的方向，从而实现多个波束的形成。
图1：微波天线多波束形成原理示意图方法微波天线的多波束形成技术可以通过以下两种方法实现：1. 实时波束合成法实时波束合成法是指基于时域处理技术，通过对接收到的信号进行实时处理和计算，从而实现对不同方向波束的形成。
一般来讲，实时波束合成法需要先采集到天线上所有波束接收到的信号，然后经过多通道数字信号处理器(DSP)的计算和控制，最终生成多个不同方向的波束。
这种技术具有响应快、灵活性强等优点，但对硬件性能要求较高。
2. 离线波束合成法离线波束合成法是指将信号拆分成若干个子信号，然后在波束形成器中进行加权和叠加，从而实现不同方向波束的形成。
这种技术优点是精度高，而且计算资源消耗相对较小。
但是需要离线进行处理，响应速度较慢。
应用微波天线的多波束形成技术在通信、雷达和天基遥感等领域都得到了广泛应用。
以通信领域为例，多波束天线可以在不同方向上接收到不同的数据，从而提高系统的可靠性和信噪比，适用于高速移动通信和卫星通信等场景。
此外，微波天线的多波束形成技术还可以应用于军事领域的雷达、电子战和无人机等领域。
多波束雷达可以实现多任务同时处理，提高了战场指挥和防空作战的能力。
而多波束电子战系统则可以较好地实现多目标定位和攻击，大大提高了作战效率。
总结本文介绍了微波天线的多波束形成技术的原理、方法和应用。
虽然此技术有硬件设备要求高、复杂度和物理尺寸大等问题，但其优势明显，在通信、雷达和军事领域有着广泛的应用前景。
相控阵和频率扫描天线原理
相控阵和频率扫描天线原理引言：随着无线通信技术的不断发展，相控阵和频率扫描天线成为了现代通信系统中的重要组成部分。
本文将详细介绍相控阵和频率扫描天线的原理以及其在通信领域中的应用。
一、相控阵天线原理相控阵天线是通过分别控制每个天线元素的相位和幅度来实现波束的形成和指向的调整。
它由多个天线元素组成，这些天线元素之间的距离必须小于波长的一半，以保证相控阵的有效工作。
相控阵利用不同的相位差来控制天线元素的信号发射或接收时间，从而实现波束的形成和指向的调整。
相控阵天线具有以下特点：1. 多波束形成：相控阵天线可以形成多个波束，从而同时与多个用户进行通信。
2. 波束指向可调：通过调整每个天线元素的相位和幅度，可以实现波束指向的调整，从而满足不同通信需求。
3. 抗干扰能力强：相控阵天线可以通过调整波束指向来抑制干扰信号，提高通信质量。
相控阵天线在通信领域中的应用：1. 5G通信系统：相控阵天线可以实现高速率和大容量的通信，满足5G通信系统对于高速率和大容量的需求。
2. 雷达系统：相控阵天线可以实现雷达的目标跟踪和探测，提高雷达系统的性能。
3. 卫星通信系统：相控阵天线可以实现卫星通信系统的波束指向调整，提高通信质量和覆盖范围。
二、频率扫描天线原理频率扫描天线是通过改变天线的工作频率来实现波束指向的调整。
频率扫描天线根据天线的工作频率不同，可以实现不同方向的波束指向。
通过改变工作频率，可以实现波束的快速调整和切换。
频率扫描天线具有以下特点：1. 快速调整：通过改变工作频率，可以实现波束的快速调整和切换，适应不同通信需求。
2. 灵活性高：频率扫描天线可以根据需求改变工作频率，实现波束指向的调整，提高通信质量。
3. 多方向覆盖：频率扫描天线可以实现多个方向的波束指向，提高通信系统的覆盖范围。
频率扫描天线在通信领域中的应用：1. 移动通信系统：频率扫描天线可以实现移动通信系统的快速切换和调整，提高通信质量和覆盖范围。
雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势
２ 相 控 阵雷 达 主要 特 点
传 统 雷达 的工 作原 理是 首先 向空 中发 射 一束 电 磁波束 ， 机械 的方式 转动 雷达 天线 ， 用 以使波束 扫 过
一
定 的 区域 （ 空 、 面或 海 面 ） 当 电磁波 束 与 目 天 地 。
段。
在复杂和恶劣的电磁、 地理、 气象条件下 ， 对各种常
规、 隐身 、 弱 、 动 、 高 速 、 止 目标 的 实 时 、 微 机 超 静 连
续、 无缝 探 测和识 别 。
雷 达 的任 务 是探 测 目标 ， 这要 求 在 复杂 的 环境
下， 以一定的数据率 ， 在一定 的范围内及时发现 、 稳 定 跟踪 并 有 效 识 别 目标 】 。雷 达 作 为 一 种 军 民两 用的电子传感器应用广 泛。随着 目标多样化 、 环境 复杂化 和任 务多元 化 ， 测 目标 变得越 来越 困难 ， 探 对
李均 阁
（ 长风电子科技有限责任公司 ， 甘肃 兰州 ７０ ７ ） ３ ００ 摘 要： 雷达 的发展 大致 经历了 ４个 阶段 ， 目标多样化 、 环境复杂化和任务多元化 ， 促进了雷达体制 、 理论和技术的不
断发展 。多功能相控阵雷达经无源相控阵 、 有源相控阵 向数字相控阵雷达发展 ， 并成为 ２ 世纪雷达技术领域 的重要 １ 创新之一 。其射频模块技术 、 子阵列集成技术 、 多波束形成技术 、 双极化 技术 、 多输 入多输 出技术 等关键技术 大多完 成 了基础研究 ， 进入 了应 用研 究和先期开发 。未来多功能相控阵雷达在技术 性能 、 战术性能 和服务保障等方面将 呈
差 。对 于 ＭＰ Ｒ来说 ， 二维 相扫 的相 控 阵 天线 含 Ａ 因 有 众 多的天 线单元 ， 实现 双极 化 或 多 极 化 发 射 与 要
频分多波束技术在相控阵天气雷达中的应用
阵 多 波 束 的 旁 瓣 抑 制 。 如 图 6 所 示 ，进 行 数 字 滤 波
之后，能够实现 20 dB 以上的旁瓣抑制。
时序一致，并且重复出现，如图 2 所示，因此只需要
分析单极化脉冲体制。首先雷达发射脉冲波形，然
后通过雷达接收机进行回波信号的采样，发射和接
收交替进行。当采用相控阵多波束技术时，由于发
阵 面 由 64 个 通 道 组 成 ，每 个 通 道 采 用 20 W 发 射 功
率，总发射功率为 1.2 kW。采用全数字 T/R 组件、数
和低副瓣要求 [12]，还要求系统的两个相邻波束在其
字波束形成、数字脉冲压缩等先进技术，能够获取比
相交点处的相对增益较高。
参数如表 1 所示。
相控阵天气雷达主要的扫描方式有多种 [13-15]，如
weather radar
WANG Gang，WEI Yanqiang，WANG Zhirui，JIA Xiaoxing
（Beijing Institute of Radio Measurement，Beijing 100854，China）
Abstract: Based on the digital beamforming technology，the phased array weather radar will synthesize
接收脉冲之间存在时域混叠的情况，但是接收脉冲
的中心频率相差几兆赫兹，它们在频域上可以通过
滤波进行处理，如图 4 所示。
图 6 接收滤波后的脉冲频谱分布
图3
脉冲簇时序模型
4 结束语
文中介绍了频分多波束技术在相控阵天气雷达
中的应用，主要结论如下：
1）相 控 阵 天 气 雷 达 采 用“ 宽 发 窄 收 ”波 形 体 制
基于相控阵雷达波束形成的抗干扰技术
基于相控阵雷达波束形成的抗干扰技术摘要将MVDR方法应用于相控阵接收多波束形成中，使相控阵雷达具有良好的抗干扰性能，通过仿真给出不同干扰方向情况下的波束形成结果。
关键词相控阵雷达；数字波束形成；MVDR1DBF技术数字波束形成（DBF）技术是在天线波束形成原理的基础上，引入先进的数字信号处理方法而建立起来的一门新技术，它处理从天线接收的回波信号，并将从天线口径上接收的射频回波信号以兆赫的速率变换成复数的形式，然后在高速的数字波束形成器中处理这些以数字形式表示的接收信号，产生密集的多个波束，可获得较高的分辨率，在干扰源方向容易实现波束零点控制，并且易实现自校准和超低副瓣，以达到抗干扰目的。
2DBF技术的实现数字波束形成（DBF）一般包括：接收阵列天线、接收机、模数变换器（ADC）、数字波束形成器、控制器和校正单元。
其中，接收机的结构大致相同，包括接收馈线、低噪声放大器、混频器、中频放大器、I/Q两路正交双通道和滤波器等。
但是，不同之处就是相控阵雷达接收机一般由多个接收通道组成，每个通道均由低噪声放大器、混频器、中频放大器、I/Q 两路正交双通道和滤波器等构成。
实验仿真中，假设阵列是等距离线阵，阵元间距为0.2m，阵元数为64，分为8个子阵，每个子阵有8个阵元，发射信号是线性调频脉冲信号。
对于上述的阵列天线，由馈线将天线接收的目标回波信号X送到接收机，经过高频放大器进行放大，由混频器混频产生中频信号，再经过移相器改变信号的相位，送至相加器进行信号合成，然后经过中频放大器以及A/D变换器，将模拟信号变换为正交的数字信号XI=（XI1，XI2，…，XIN）和XQ=（XQ1，XQ2，…，XQN），并送到数字波束形成器，由波束控制器选择权函数WI=（WI1，WI2，…，WIN）和WQ=（WQ1，WQ2，…，WQN），同时在数字波束形成器中进行求和，产生多波束。
在数字波束形成器里，对接收通道送来的信号进行求和，公式如下：（1）1）采用MVDR方法，具体介绍如下。
多波束形成技术在相控阵雷达中的应用
【 关键词 】 相控 阵雷达 ； 多波束形成技术 ； 雷达抗干扰
中 图 分 类 号 ：Ｎ ５ ．２ Ｔ ９ ３ Ｔ ９８ ９ 、 Ｎ ７ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｔ－ ｅ ｍ ｒ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｅ ｎ ｌｃ ｔｏ ｆ Ｍ ｌｉ ｂ ａ Ｆｏ ｍ ｔｏ ｃ ｏ ｏ ｉ ｓ ｉ Ｐｈａ ｅ ｒ ａ ｄ ｒ ｓ ｄ Ａ ｒ ｙ Ｒａ ａ
维普资讯
第２ ９卷
第 ８期
现 代 雷 达
Ｍ ｏ ｅ ｎ Ｒａ ａｒ ｄ ｒ ｄ
Ｖｏ ． Ｎｏ． １ ２９ ８
２０ ０７年 ８月
Ａｕ ｕ ｔ２ ０ ｇ ｓ ０ ７
编者按 ： 为提 升我 国的雷达 技术 水平 ， 我编 辑 部 从 第 ８期 起 开辟 “ 家论 坛 ” 目， 专 栏 诚邀 国 内外 雷达 界 院 士 、 知名 专 家不吝 赐稿 ， 总结和 交流 国内外 雷达探 测技 术 的科研 成 果 与经 验 、 技术 以及 新应 用 ， 以促 进 我 国雷达 技 术 自主
创 新 、 越发 展 的步伐 。本 期特 别邀 请 南京 电子技 术研 究所 张光 义 院士 、 跨 罗群 研 究员撰 写 了前 瞻性和 实效 性相结 合 的技术论 文 ， 以飨广大 读者 。 南京 电子技 术研 究所 是 我 国从事 雷达及 系统装备 研 究历 史悠 久 、 规模 最 大 的综合
．
夺 ．
． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ・ ・ ・ ・ ・ ． ． ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 夺 夺 牛 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 牛 牛 牛 牛 牛 ＋ 牛 牛 夺 夺 夺 夺 夺 夺 牛 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺
相控阵雷达的工作原理
相控阵雷达的工作原理相控阵雷达是一种利用相控阵天线实现波束控制的雷达系统，它具有高分辨率、快速扫描、抗干扰等优点，在军事、民用领域得到了广泛应用。
那么，相控阵雷达是如何工作的呢？接下来，我们将深入探讨相控阵雷达的工作原理。
首先，相控阵雷达的核心部件是相控阵天线。
相控阵天线由大量的单元阵元组成，每个阵元都可以独立控制相位和幅度。
当接收到雷达波信号时，相控阵天线可以通过控制每个阵元的相位和幅度，实现波束的指向和形状的调整。
这种灵活的波束控制能力使得相控阵雷达可以实现多波束扫描、快速跟踪目标等功能。
其次，相控阵雷达利用波束形成和波束控制技术实现高分辨率成像。
波束形成是指相控阵雷达通过控制阵元的相位和幅度，使得波束在空间中形成特定方向和形状的主瓣，从而实现对目标的定位和跟踪。
而波束控制则是指相控阵雷达可以通过调整波束的指向和形状，实现对不同方向目标的探测和跟踪。
这种高度可控的波束形成和波束控制技术使得相控阵雷达可以实现对目标的高分辨率成像，甚至可以实现对目标的立体成像。
另外，相控阵雷达还具有抗干扰能力强的特点。
相控阵雷达可以通过动态调整波束的指向和形状，实现对干扰源的抑制和抵消。
同时，相控阵雷达还可以利用多波束扫描技术，实现对干扰源的快速定位和跟踪，从而有效提高了雷达系统的抗干扰能力。
综上所述，相控阵雷达的工作原理主要包括相控阵天线的波束控制、波束形成和波束控制技术的应用以及抗干扰能力的实现。
相控阵雷达通过这些关键技术，实现了对目标的高分辨率成像、快速跟踪和抗干扰能力强的特点，广泛应用于军事侦察、目标跟踪、空中监视等领域。
总的来说，相控阵雷达作为一种先进的雷达技术，具有灵活的波束控制能力、高分辨率成像能力和强大的抗干扰能力，为现代雷达系统的发展提供了重要的技术支持。
随着技术的不断进步，相信相控阵雷达在未来将发挥更加重要的作用，为国防安全和社会发展做出更大的贡献。
基于相控阵雷达波束形成的抗干扰技术
场 仪 表 的 量 程 ，配 置女 设 备 点 ，定 义 ｊ Ｉ 和 ＲＩ Ｉ 人／ 『 ： ＰＣ ＇【 ’输 输 电对 应 父 系 ，数 据 量程 转 换 和 报 警 极 限 ，数 据 登 录 数据 库 的时 问 等 内 容 良好 的 中文 人机 界 而 足 监控 系统 的重 要 功能 ，ｌ 系统 设 计 的操 作界 Ｉ ： 奉 酊有 １） 场 Ｔ艺 界 而 ，显示 站 场 的 管 道设 箭 Ｉ ，并 实 时 显 示 重 。 Ｉ 现 艺 要 艺参数。 ２）实时参 数界面 ，兼顾操作 人员的操 作习惯 ，将 １ ． 艺参数以传统
（ ２）方位角０ 。，干扰在５ 。 ｏ
霉
谊
基
（ ３）方位角一０ ，干扰在４。 ２。 ０
（ ４）方位 角２ 。 ，干扰 在４ 。 ０ ０
雷
癌
蜜
图１仿真结果
Ｌ 蒜蘑
应 用 方 法 论
１ ９ ７
卫墨 、Ｄ Ｎ Ｄ 、电话公 阿
之间数据传送。 ３ 软件 编制
参考 文 献 【 项 晓春 刘广 魁．Ｃ Ｄ 系统及其应 用ｌ『 １ Ｊ ＳＡ Ａ ＿ Ｊ 自动化 技术 与应用． ０ 。９ ） ９ ２ ２ ０ Ｉ（ ： － ２ ０ ６Ｉ
【 冯毅华． ２ 】 赵红 旭． 燃气ｓ Ａ Ａ ｃ Ｄ 系统 的７ 发应 胴ｌ ＿ ｌ 河南科技 ． ０ ，： — ４ Ｊ １ ２ ３ ２ ２ ０ ４３
据 莆置 制嚣
表 格 的形 式 显 示 来 。
３） 警窗口 ，舱控系统发 生报警时 ，根据预先设定的报警级别岛 报
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。
相控阵雷达原理
相控阵雷达原理相控阵雷达是一种利用阵列天线来实现波束控制的雷达系统。
它通过控制天线元件的相位来实现波束的指向和波束宽度的调节，从而实现对目标的精确定位和跟踪。
相控阵雷达具有快速扫描、高精度目标探测和跟踪等优点，因此在军事、航空航天、气象等领域得到了广泛的应用。
相控阵雷达的基本原理是利用阵列天线来形成多个波束，每个波束可以独立指向不同的方向，并且可以根据需要进行快速的波束切换。
这样就可以实现对多个目标的同时跟踪和定位，大大提高了雷达系统的效率和灵活性。
相控阵雷达的工作原理主要包括波束形成、波束扫描和信号处理三个方面。
首先，波束形成是相控阵雷达的关键技术之一。
它通过控制阵列天线中每个天线元件的相位来形成所需的波束。
当天线元件的相位差满足一定条件时，就可以形成一个特定方向的波束。
而且，相控阵雷达可以通过改变相位差的大小和方向来实现对波束的控制，从而实现对目标的定位和跟踪。
其次，波束扫描是相控阵雷达实现目标搜索和跟踪的重要手段。
相控阵雷达可以通过改变波束的指向和波束宽度来实现对目标的搜索和跟踪。
它可以实现快速的波束扫描，从而可以在较短的时间内对目标进行全方位的搜索和跟踪，大大提高了雷达系统的反应速度和跟踪精度。
最后，信号处理是相控阵雷达实现目标探测和识别的关键环节。
相控阵雷达可以通过对接收到的信号进行相干处理和波束形成处理，从而实现对目标的跟踪和识别。
它可以利用多个波束同时对目标进行跟踪和定位，大大提高了雷达系统的目标识别能力和抗干扰能力。
总的来说，相控阵雷达是一种利用阵列天线实现波束控制的雷达系统，它具有快速扫描、高精度目标探测和跟踪等优点。
相控阵雷达的工作原理主要包括波束形成、波束扫描和信号处理三个方面，通过这些技术手段可以实现对目标的精确定位和跟踪。
相控阵雷达在军事、航空航天、气象等领域有着广泛的应用前景，将会在未来的发展中发挥越来越重要的作用。
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。
相控阵雷达 多波束形成 成像算法
相控阵雷达多波束形成成像算法介绍相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种通过调控天线元件的相位实现波束形成和指向控制的雷达系统。
多波束形成是相控阵雷达的重要功能之一，它可以实现对多个目标同时进行跟踪和监测。
成像算法是多波束形成过程中的核心技术，通过对采集的多个波束数据进行处理，可以实现高分辨率的目标图像重建。
多波束形成原理多波束形成（Multiple Beamforming）是指相控阵雷达通过控制天线元件的相位和振幅，使得形成多个波束同时向不同的方向发射和接收雷达信号。
每个波束可以对应一个目标，通过对多个波束数据的处理，可以实现对多个目标同时进行探测和跟踪。
多波束形成的原理主要包括以下几个步骤：1.相位控制：通过调整天线元件的相位，使得不同天线的辐射场在特定方向上达到相干叠加，形成一个波束向目标方向传输能量。
2.叠加和幅度调控：通过对多个波束的接收信号进行叠加，并对每个波束的幅度进行调控，以实现不同目标的加权处理。
3.信号处理：对叠加后的信号进行滤波、频谱分析等处理，提取目标信息并进行跟踪和监测。
成像算法成像算法是多波束形成过程中的核心技术，它通过对采集的多个波束数据进行处理，以实现目标图像的重建和显示。
常用的成像算法包括：1. 空时波束形成（Space-Time Beamforming）空时波束形成是一种基于频域处理的成像算法，它主要包括以下几个步骤：•将采集到的多个波束数据进行傅里叶变换，得到频域数据。
•对频域数据进行波束形成，即通过对不同频率分量的相位进行调控，使得能量聚焦在目标方向上。
•对各个频率分量的波束形成结果进行加权叠加，得到最终的空时波束。
空时波束形成算法能够有效地抑制杂波和干扰，提高目标的分辨率和检测性能。
2. 压缩感知成像（Compressive Sensing Imaging）压缩感知成像是一种基于稀疏表示的成像算法，它利用目标在稀疏表示下的特性，通过采集少量的波束数据来重建目标图像。
相控阵技术的应用
相控阵技术的应用
相控阵技术是一种利用多个天线元件进行信号处理和波束
形成的技术，其应用非常广泛。
以下是相控阵技术的一些
主要应用：
1. 通信系统：相控阵技术可以用于无线通信系统中的天线
阵列，通过波束形成和波束跟踪技术，可以实现更高的信
号传输速率、更好的信号覆盖范围和更低的干扰。
2. 雷达系统：相控阵技术在雷达系统中有着广泛的应用。
通过控制天线阵列中每个天线元件的相位和振幅，可以实
现波束的电子扫描，从而实现对目标的精确探测、跟踪和
成像。
3. 无人机和自动驾驶：相控阵技术可以用于无人机和自动
驾驶系统中的感知和定位。
通过将相控阵天线集成到无人
机或车辆上，可以实现高精度的目标检测和定位，提高自
主导航的准确性和安全性。
4. 医疗成像：相控阵技术在医疗成像领域也有广泛的应用。
例如，超声相控阵成像技术可以通过控制超声波的发射和
接收，实现对人体内部器官和组织的高分辨率成像，用于
诊断和治疗。
5. 无线电频谱监测：相控阵技术可以用于无线电频谱监测
和干扰源定位。
通过对信号进行波束形成和波束跟踪，可
以实现对无线电频谱的高分辨率扫描和干扰源的精确定位，有助于提高频谱利用效率和保障通信安全。
6. 智能天线系统：相控阵技术可以用于智能天线系统，通过动态调整天线阵列的波束方向和形状，可以实现对不同用户或目标的个性化服务和优化信号覆盖，提高无线通信的容量和质量。
总之，相控阵技术在通信、雷达、无人机、医疗、频谱监测和智能天线等领域都有着广泛的应用，可以提供更高的性能和更多的功能。
2014相控阵雷达
空域滤波与频域滤波
对于基于均匀直线阵列的发射天线，当阵元的激励 电流各不相等时，阵列的方向函数：
对于基于均匀采样的离散时间系统，其时域有限冲激 响应函数h(n)对应的频域响应为：
令采样 间隔为ts
14
时间离散系统时域有限冲激响应函数h(n)对应的 频域响应和均匀直线阵列方向函数具有相似性
阵列天线的方向 图可视为空域上 的频谱分布
若 0
d d sin sin sin
N d sin sin F ( ) N d sin
天线方向图 形状为辛格 函数
N d sin sin F ( ) N d sin
相控阵技术的发展现状
上世纪60年代为适应对人造地球卫星及弹道导弹 观测的要求，相控阵雷达技术获得了很大的发展 由于技术进步及研制成本降低，相控阵雷达技术 逐渐推广应用于多种战术雷达 相控阵技术在军民两用/民用雷达中的应用 多种机载与星载合成孔径相控阵雷达
对相控阵雷达探测的新需求
由空域参数和时域参数的对应关系，利用波束指向性 选择不同入射角度信号的机理和利用不同频率响应选 择不同频带信号机理相同，如下图所示：
空域滤波就是通过调整阵列天线参数，使得主瓣对准有用 信号方向，获得较大接收增益；使方向图零点指向干扰信 号入射方向，以压制干扰信号，获得最大信干比。
15
相控阵技术的发展与应用
雷达要观察不断出现的新目标/新作战平台 雷达要适应复杂的目标环境与工作环境 获取更多/更精确的目标信息 提高雷达的生存 要集成至新装备平台/系统 能力与对抗能力 观测低空、小目标 成像、识别、解译 推远雷达探测距离
c波段全数字有源相控阵天气雷达_标准_解释说明
c波段全数字有源相控阵天气雷达标准解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在对C波段全数字有源相控阵天气雷达标准进行解释说明。
全数字有源相控阵天气雷达是一种采用C波段频段的雷达系统，利用数字信号处理和相控阵技术来实现对天气情况的监测和分析。
它具备较高的精度和灵敏度，能够提供更准确、及时的天气预警信息，对于保障人们的生命财产安全具有重要意义。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，每个部分都针对C波段全数字有源相控阵天气雷达标准的不同方面进行详细介绍。
在引言部分，我们将首先简要介绍文章的背景和目的，并概括论文结构。
然后，在第二部分中，我们将详细解释C波段全数字有源相控阵天气雷达的原理与特点，包括其基本原理、技术特点以及应用领域。
接下来，在第三部分中，我们将详细描述C波段全数字有源相控阵天气雷达标准的制定过程与内容，包括标准制定过程概述、标准内容详解以及标准实施情况及影响效果评估。
随后，在第四部分中，我们将对C波段全数字有源相控阵天气雷达标准进行解释与说明，包括标准的解释及相关术语解析、标准要点的详细说明以及标准使用和遵守的建议。
最后，在结论和展望部分，我们将对全文进行总结，并回顾主要研究成果。
同时，我们还会展望C波段全数字有源相控阵天气雷达未来发展趋势，提出一些建设性的建议。
1.3 目的本文旨在通过对C波段全数字有源相控阵天气雷达标准进行解释说明，使读者更好地理解该技术所涉及的原理与特点，并了解其在实际应用中的制定过程与内容。
通过深入剖析标准解释与说明部分，读者能够更加明确如何正确使用和遵守这一标准。
此外，本文还致力于概述相关研究成果，并对未来发展趋势进行展望，为进一步推动该技术的发展提供参考。
2. C波段全数字有源相控阵天气雷达的原理与特点2.1 C波段全数字有源相控阵天气雷达的基本原理C波段全数字有源相控阵天气雷达是一种通过多个分布式发射和接收单元组成的雷达系统。
它利用电子束形成技术来实现精确调控并发射和接收雷达信号。
相控阵雷达多波束形成成像算法
相控阵雷达多波束形成成像算法相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种采用多个雷达天线单元，通过精确的相位控制实现波束的形成和多波束成像的雷达系统。
相控阵雷达具有快速扫描、高度定位精度和抗干扰能力强等优势，被广泛应用于军事和民用领域。
在相控阵雷达中，多波束成像算法是实现目标探测和识别的关键技术之一多波束成像算法通过采集多个波束的回波信号，并将其综合分析，提取目标的信息。
常见的多波束成像算法包括波达矢量法（Wavenumber Vector Algorithm）、最大似然法（Maximum Likelihood Method）、最小二乘法（Least Squares Method）等。
波达矢量法是一种常用的多波束成像算法。
它基于多通道相控阵雷达的输出数据，对每个源波束进行相干合成，得到新的波束，以获得更高分辨率的成像结果。
具体步骤如下：1.在相控阵雷达中，多个天线单元分别接收到目标的回波信号，并将信号进行变频处理，转换为基带信号。
2.对于每个源波束，通过给每个天线单元施加不同的相位延迟，实现波束的方向性选择。
通过相位延迟控制，可以控制波束的形成方向。
3.对接收到的回波信号进行时域和频域处理，获得目标的空时信息。
4.对每个源波束的输出信号进行相干合成，得到新的波束。
5.对新的波束进行后续的信号处理和成像算法，获得目标的成像结果。
最大似然法是一种基于统计学的多波束成像算法。
它假设目标的回波信号满足高斯分布，并利用最大似然估计方法，通过最大化似然函数，计算出目标的位置和幅度信息。
最小二乘法是一种通过最小化误差平方和的方法，进行多波束成像的算法。
它根据每个源波束的输出信号和目标位置的关系，建立数学模型，通过求解最小二乘问题，得到目标的位置和幅度估计结果。
总之，多波束成像算法是相控阵雷达中的重要技术，通过采集多个波束的回波信号，并利用合适的算法进行信号处理和成像分析，可以实现目标的快速探测和精确定位。
机载有源相控阵雷达技术与应用
机载有源相控阵雷达技术与应用贾 利 郭留河 李 义(防空兵指挥学院,郑州450052)摘 要 本文分析了机载有源相控阵雷达的原理、关键技术及特点,详细介绍了美国空军目前装备的机载有源相控阵雷达。
关键词 空军 机载有源相控阵雷达 作战一、引 言有源相控阵(AESA)技术自上世纪60年代问世以来就孕育着巨大的军事潜力。
经过40余年的发展,该技术终于在机载雷达上取得了成功的应用。
目前,除了F/A222和F235(J SF)等新一代作战飞机装备了有源相控阵雷达外,美国空军已将其第三代现役的战斗机、轰炸机和预警机上的机载雷达列入改装计划,并得到了相应的财政支持。
美国国防部长在近期的一份关于发展空军机载雷达的报告中特别强调,有源相控阵技术可以极大地扩展雷达的功能和提高雷达的性能,提高和丰富作战飞机执行任务的能力和作战模式。
目前美国在机载有源相控阵雷达领域保持着领先优势。
此外,俄罗斯、法国、德国、英国、以色列、印度等国也正在对这一领域进行广泛的开发和合作。
二、机载有源相控阵雷达的原理及其关键技术相控阵雷达的天线是由许多辐射器排列构成的,通过移相器来控制阵列天线中各个辐射器的相位,以得到所需的方向图和波束指向。
有源相控阵雷达的天线是在每一个辐射器的输入端都安置一部发射/接收(T/R)模块,每一个模块都能产生和接收电磁波,因此在频宽、信号处理和冗余度设计上比其它类型的雷达天线具有较大的优势。
当有源相控阵雷达工作时,计算机通过控制移相器的相移量来改变每个T/R模块向空中发射电磁波的相位,从而完成对空搜索任务。
当搜索远距离目标时,成百上千个T/R模块通过计算机控制集中向一个方向发射电磁波,使天线辐射的总功率大大提高,即使是上万千米外的洲际导弹和外层空间的卫星也逃不过它的监控。
如果对付近距离目标,这些T/R模块又可以分工负责,产生多个波束,每个移相器可根据担负的任务向某个方向偏转,有的搜索、有的跟踪、有的接收,最后发现和识别目标。
相控阵雷达的工作原理
相控阵雷达的工作原理
相控阵雷达是一种利用相控阵天线进行波束控制的雷达系统，它能够实现快速、灵活的目标搜索和跟踪。
相控阵雷达的工作原理主要包括波束形成、波束指向和信号处理三个方面。
首先，相控阵雷达利用多个天线单元构成阵列，每个天线单元都可以独立控制
相位和幅度，通过合理地控制每个天线单元的相位和幅度，可以形成所需的波束方向和波束宽度。
这就是波束形成的过程，通过相控阵技术，相控阵雷达可以实现对目标的多波束探测和跟踪。
其次，相控阵雷达可以通过改变每个天线单元的相位来实现波束指向。
当雷达
系统需要对某个特定方向进行目标搜索或跟踪时，可以通过调节相位来改变波束指向，从而实现对目标的定向探测和跟踪。
这种灵活的波束指向能力使相控阵雷达具有较强的抗干扰能力和快速目标跟踪能力。
最后，相控阵雷达的信号处理部分起着至关重要的作用。
相控阵雷达通过对接
收到的信号进行相位合成和幅度加权处理，可以实现对目标的高分辨率成像和精确定位。
同时，相控阵雷达还可以利用多波束信息进行信号处理，从而提高雷达系统的检测性能和抗干扰能力。
综上所述，相控阵雷达的工作原理主要包括波束形成、波束指向和信号处理三
个方面。
通过相控阵技术，相控阵雷达能够实现快速、灵活的目标搜索和跟踪，具有较强的抗干扰能力和高分辨率成像能力，是现代雷达技术领域的重要发展方向之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
假设现在相控阵雷达开始探索，它暂未找到搜索的目标，则所用的时间为，现在相控阵雷达找到了搜索的目标，它需详细跟踪某数据，其需要的时间为。
公式（2）即为相控阵雷达在探测目标时总共需要花费的时间。
在公式（3）中，为相控阵雷达仰角的方位，为相控阵雷达的仰角范围。
那么由此看到与这两个数值共同决定相控阵雷达的工作目标。
在该公式中为相控阵雷达重复发送信号的周期，为一个波束位置上的天线波束驻留的次数，和两个数值共同决定波束详细搜索一个目标的时间。
在实际的操作中，人们发现相控阵雷达搜索到目标后需要加大详细搜索数据的时间，以确保探测的精确性，为了优化相控阵雷达搜索的效果，人们可用多波束搜索的方式优化探测的数率。
3，优化雷达的精确度
相控阵雷达在仰角上可形成多个波束，若使用多波束搜索的方式获得目标数据，不同角度的波束在发送和接收波束时，波束和波束之间由发射和接收之间会形成一个时间差的关系这有时会形成一个干扰。
若能用多波束阵列的方式定位波束的方向，就能改变波束和波束之间可能会产生的干扰现象。
依多波束形成的性能，可用以下几种方法排布阵列：
采用抗干扰仪器设备的方法——一个相控阵雷达的仰角上会发射出多个波束，其波束和波束之间会有一个距离，然而在接收信息的时候，由于种种原因，波束的接收信息会因为角度问题造成干扰。
虽然从理论上来说，拉大波束与波束之间的角度会减少干扰，可是这又带来成本和效率的问题。
为了解决这个问题，人们提出一套在仰角上设置抗干扰仪器的方法。
这种方法是在波束发射的仰角上射置抗干扰仪器设备，波束在发射的时候，其仪器设备会计算该波束的电平范围，副瓣在接收波束信息时，其信息在预设的范围内，则视为准确信息并接受，若接受的信息超过预设的电平范围，则视为干扰信息，其信息将被过滤。
这种方法是利用波束的发射和接收特点，将两角坐标优化为三角座标，提高信息准确率的一种方法。
将发射波束和接收波束分离的方法——这种方式为假设将发射波束的相控阵雷达视为A，那么将接收相控阵雷达视为B，A的波束只负责发达探测信息，而B的波束只负责接收探测信息，A和B的波束相交，其相交点即为信息交流点。
使用这种方法能够解决由于波束同时负责发射信息与接收信息带来的干扰问题。
然而这种方法有可能会出现接收波束无法完全接收发射波束信号的问题，为了避免出现这类问题，就需要增加接收波束的数量，使接收波束能扩大接收的面积。
无源波束探测雷达的方法——这里所指的无源，并不是指波束的发展不需要能源，而是指该能源依附在其它的能源上，使该能源能具相控阵雷达的功能。
它的设置与发射波束与接收波束分离的原理相似，只是它的发射波束依附在其它的能源上。
比如它可以依附在武器平台上、无线电热辐射上、广播、电视等通讯设备上。
这种方式能够加强雷达探测的隐蔽性。
它的发射范围可以更广泛。
无源波束探测雷达的接收方式通常也比较隐蔽，它可能用多种方式专门负责接收无源波
束探测雷达传达的信息，而接收信号的波束接受到信息后需过滤掉与雷达信号无关的信号，提取有用的信息，由于无源波束探测雷达发射的信号会随时移动，所以可能会有多个接收波束来负责接受信号，而过滤信息的关键为发射信号的频率段设置。
4，优化雷达的总能量
相控阵雷达应用波束发射信号，然后进行探测时，这个波束会因为距离的原因使波束的能源衰减，如果能应用多波束共同形成一个能源的方式，就能够提高相控阵雷达的总能量，使之探测的范围能够更广泛。
总结：
如果能够用科学的方法提高多波束形成应用的技术，就能让相控阵雷达的总体性能更优越，提高多波束形成应用的技术有非常重要的意义。
参考文献：
[1].刘重阳.基于阵列天线的多波束形成[J].舰船电子对抗，2009（04）.
[2].罗玉兰.景永刚.许伟杰.多波束形成方法及其实现[J].声学技术，2007（02）.
[3].彭为.陶军.尤正建.基于FPGA的相控阵雷达波控系统设计[J].现代雷达，2007（07）.
[4].胡梦中.宋铮，刘月平.一种新的低副瓣多波束形成方法[J].现代雷达，2007（10）.。