数字波束形成DBF
雷达数字波束形成技术
雷达数字波束形成技术是一种在雷达系统中应用的技术，其目的是提高雷达的性能和抗干扰能力。
数字波束形成技术（DBF）在雷达系统中能够实现超分辨和低副瓣性能，方便后续进行阵列信号处理，以获得优良性能。
它通过保存天线阵列单元信号的全部信息，并采用先进的数字信号处理技术对阵列信号进行处理，实现波束扫描和自适应波束形成等。
在雷达通信电子战领域，数字波束形成技术也常被应用。
例如，它可以通过形成单个或多个独立可控的波束，不损失信噪比的情况下，实现增强特定方向的信号功率并抑制其它方向的干扰信号。
然而，数字波束形成技术也存在一些问题。
例如，当合成波束较多时，其需要大量的运算资源，对硬件的要求极高。
数字波束形成-DBF之欧阳文创编
欧阳文创编摘要随着高速、超高速信号采集、传输及处理技术的发展,数字阵列雷达已成为当代雷达技术发展的一个重要趋势。
数字波束形成(DBF)技术采用先进的数字信号处理技术对阵列天线接收到的信号进行处理,能够极大地提高雷达系统的抗干扰能力,是新一代军用雷达提高目标检测性能的关键技术之一。
并且是无线通信智能天线中的核心技术。
本文介绍了数字波束形成技术的原理，对波束形成的信号模型进行了详细的推导，并且用matlab仿真了三种计算准则下的数字波束形成算法，理论分析和仿真结果表明以上三种算法都可以实现波束形成，并对三种算法进行了比较。
同时研究了窄带信号的自适应波束形成的经典算法。
研究并仿真了基于最小均方误差准则的LMS算法、RLS算法和MVDR自适应算法，并且做了一些比较。
关键词：数字波束形成、自适应波束形成、智能天线、最小均方误差、最大信噪比、最小方差欧阳文创编ABSTRACTWith the development of high-speed, ultra high-speed signal acquisition, transmissionand processing technology, digital array radar has became an important trend in thedevelopment of modern radar technology. Digital beamforming (DBF) technology usesadvanced digital signalprocessing technology to process the signal received by antenna array.It can improve the anti-jamming ability of radar system greatly and it is one of the key technology。
数字波束形成计算分辨率
数字波束形成计算分辨率
数字波束形成（DBF）是一种用于雷达和无线通信等领域的信号处理技术,其目的是增强接收信号的方向性和减少信号干扰。
它的核心思想是利用多个接收天线获取到的信号进行加权相加来实现方向性接收。
而DBF的计算分辨率取决于以下因素：
1. 天线间距：天线间距越大,计算分辨率越差。
2. 采样率：采样率越高,计算分辨率越高。
3. 处理器性能：处理器性能越好,计算分辨率越高。
4. 信道数：信道数越多,计算分辨率越高。
5. 目标距离：目标距离越远,计算分辨率越差。
综上所述,数字波束形成计算分辨率是由以上因素共同作用在信号处理中的结果。
其中,数字波束形成的主要优势是较高的定向精度以及相对较低的成本。
数字波束形成dbf原理
数字波束形成（Digital Beamforming，DBF）是一种电子扫描技术，它可以通过合理的信号处理算法，将天线阵列接收到的来自不同方向的信号加以加权合成，形成一个“虚拟”的波束，从而实现对目标的有效探测和跟踪。
数字波束形成技术在雷达、卫星通信、无线电通信等领域得到了广泛应用。
数字波束形成的原理主要包括以下几个步骤：
1、信号采集：将天线阵列接收到的来自不同方向的信号采集下来。
2、信号预处理：对采集到的信号进行一些预处理，如去除噪声、校正失配等，以提高信号质量。
3、信号转换：将采集到的模拟信号转换为数字信号。
4、波束形成：根据天线阵列的空间结构和信号处理算法，对不同方向的信号进行加权合成，形成一个“虚拟”的波束，从而实现对目标的有效探测和跟踪。
5、信号解调：将合成的信号解调后得到目标信息，如目标位置、速度等。
6、显示输出：将目标信息进行显示和输出。
数字波束形成技术的关键在于波束形成算法的设计和优化，常用的算法包括波束赋形算法、最小方差无失真响应算法、阵列信号处理算法等。
这些算法可以根据具体的应用场景和性能要求进行选择和调整，以达到最佳的波束形成效果。
【雷达】一维和二维自适应波束形成（DBF））DBF附matlab代码
【雷达】⼀维和⼆维⾃适应波束形成（DBF））DBF附matlab代码1 简介数字波束形成技术是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物,其⼴泛应⽤于阵列信号处理领域.由于电磁⼯作环境的恶化和⼤量射频⼲扰的存在,在极低的信⼲噪⽐(SINR)条件下进⾏⽬标检测和信息提取⼗分困难.对于阵列系统,往往采⽤⾃适应数字波束形成(ADBF)技术,来抑制强⼲扰和⽅向性⼲扰对有⽤信号的影响.介绍了数字波束形成器的基本原理及其DSP的实现结构.2 完整代码clc;clear all;close all;%%%%%%%%%%%%%%%%%⼀维DBF%%%%%%%%%%%%%%%%%K=8;%阵元个数wavelength=0.1;%波长d=wavelength/2;%阵元间距theta0=(-60:60)*pi/180;%波达⽅向NFFT=K;%FFT点数W=chebwin(K,40);%切⽐雪夫窗St=zeros(K,length(theta0));delta_phase=pi/K;S=exp(j*2*pi*(0:K-1)'*(d*sin(theta0)/wavelength-delta_phase/pi/2));%阵列空域导向⽮量for ii=1:length(theta0)St(:,ii)=W.*S(:,ii);endB=fftshift(fft(St,NFFT,1),1);figurefor jj=1:KBn=abs(B(jj,:))/max(abs(B(jj,:)));plot(theta0*180/pi,20*log10(Bn),'LineWidth',2);hold on;endxlabel('⽅位/度');ylabel('幅度/dB');title('数字波束形成');axis([min(theta0)*180/pi,max(theta0)*180/pi,-50 0]);%%%%%%%%%%%%%%%%⼆维DBF%%%%%%%%%%%%%%%%%M=8;%阵元⾏数N=4;%阵元列数wavelength=0.1;%波长d=wavelength/2;%阵元间距theta=(-90:90)*pi/180;%波达⽅向fai=(-90:90)*pi/180;%波达⽅向fai=(-90:90)*pi/180;%波达⽅向NFFT1=M;%FFT点数NFFT2=N;%FFT点数W1=chebwin(M,30);%切⽐雪夫窗W2=chebwin(N,30);%切⽐雪夫窗W=W1*W2.';[theta0,fai0]=meshgrid(theta,fai);B=zeros(length(theta),length(fai));figurefor xx=1:Mfor yy=1:Nfor ii=1:length(theta)for jj=1:length(fai)S=exp(j*2*pi*(0:M-1)'*d*sin(theta(ii))/wavelength)*exp(j*2*pi*(0:N-1)*d*sin(fai(jj))/wavelength); St=S.*W;% B1=fftshift(fft(St,NFFT1,1),1);% B2=fftshift(fft(B1,NFFT2,2),2);Btemp=fftshift(fft2(St,M,N));B(ii,jj)=Btemp(xx,yy);endendB=20*log10(abs(B)/max(max(abs(B))));for ii=1:length(theta)for jj=1:length(fai)if B(ii,jj)<-40B(ii,jj)=-40;endendendmesh(theta0*180/pi,fai0*180/pi,B); %mesh绘图hold on;endendxlabel('⽅位⾓/度');ylabel('俯仰⾓/度');zlabel('幅度/dB');title('数字波束形成');axis([min(theta)*180/pi max(theta)*180/pi min(fai)*180/pi max(fai)*180/pi -40 0]);3 仿真结果4 参考⽂献[1]胡爱明, 胡可欣. ⾃适应数字波束形成技术(DBF)在雷达中的应⽤[C]// 第⼗三届全国信号处理学术年会（CCSP-2007）论⽂集. 2007.博主简介：擅长智能优化算法、神经⽹络预测、信号处理、元胞⾃动机、图像处理、路径规划、⽆⼈机等多种领域的Matlab仿真，相关matlab代码问题可私信交流。
DBF是什么文件，DBF文件打开方法
DBF是什么⽂件，DBF⽂件打开⽅法
DBF是Digital Beam Forming的缩写，译为数字波束形成或数字波束合成。
数字波束形成技术是天线波束形成原理与数字信号处理技术相结合的产物，其⼴泛应⽤于阵列信号处理领域。
但是我们所说的DBF格式⽂件跟上⾯的描述是不⼀样的。
其实DBF是⼀种特殊的⽂件格式，是DBF是dBase和FoxPro所使⽤的数据库格式。
DBF数据库分dBase III 、foxpro两种格式。
⽽DBF数据库是很常⽤的桌⾯数据库，应⽤与企业和事业单位中，作为⼀个在商业应⽤中的结构化数据存储标准格式，作⽤就是在单位之间⽤于数据交换。
那么DBF格式⽂件怎么打开呢？
说的DBF⽂件打开⽅式我们可以通过⼀些软件直接打开它即可。
⽐如可⽤FOXPRO打开，当然还可以⽤EXCEL进⾏打开它，或者⼀些专⽤软件DBFView，都是可以打开并且编辑相应的DBF⽂件哦。
以上就是DBF是什么⽂件，怎么打开的操作⽅法了，希望对你有所帮助哦。
数字波束形成(DBF)
则相应的阵输入的复基带信号矢量为
L
xs (n) sl (n)a(l , l ) l 1
a(1,1),
s1(n)
,
a(
L
,
L
)
sL (n)
As(n)
(9.2.10)
阵列对信号的方向矩阵 A a((11,,11)),, a((LL,,LL))
信号矢量 s(n) [s1(n),,sL(n)]T
7
带噪声的阵输入矢量可写成：
x(n) xs (n) n(n) As(n) n(n)
x(n) sl (n)a((ll ,,ll)) n(n) l
n(n) [n1(n),, nM (n)]T
E ni (n)n*j (n)
2
0
i j i j
8
对于间距为d的M元均匀线阵，
第m阵元的位置矢量为
2
§9.1数字波束形成(DBF)概述
9.1.1 波束形成
时域滤波器 在通带频率范围内通过需要信号， 在阻带频率范围内滤除或抑制不需要信号或干扰。
时间频率滤波器频率响应H(f) 当输入为等幅正弦波时滤波器输出与时间频率f的关系
。
3
在空域滤波中，对应于时间频率的空间频率为 1 sin
时间频率滤波器对应于空间频率滤波器，空域滤波器。
相移
( ,
)
m ( ,
)
(
/
c)rmTβ( ,
)
2
rmTk( ,
)
(9.2.3b)
k((,)) k β((,) 2 β((,)) (9.2.4)
5
s(t m ( ,)) s(t)
式(9.2.2)可表示为： xsm (t) s(t)e e jt jm ((,))
数字波束形成系统多通道幅相校正方法及应用
数字波束形成系统多通道幅相校正方法及应用数字波束形成（Digital Beamforming,DBF）是检测、传输、接收和处理电波信号的一种高效、可靠的先进技术，它能够改善微波无线通信系统的性能。
数字波束形成技术可以有效地传输多通道幅相关信号，使用该技术可以提高微波无线通信系统的性能。
本文首先介绍了数字波束形成的原理和应用，然后介绍了多通道幅相校正（Multi-ChannelPhase Calibration，MPC）的原理，以及它在数字波束形成系统中的应用。
数字波束形成技术包括波束形成本身和传输信号处理环节。
波束形成本身涉及到微波发射天线的数字信号处理，要求收发信号之间的相位和幅度的一致性。
传输信号处理主要是涉及到把每个通道的幅度和相位进行匹配。
数字波束形成技术可以用来消除信号拥塞、提高信号强度与抗扰性、优化波束形成等效果。
多通道幅相校正（MPC）是用于微波无线通信系统中波束形成精度校正的一种方法，它对宽带信号进行幅相校正，目的是有效地提高波束形成系统的性能。
MPC技术主要利用相位反馈来实现对每个信号通道的幅度和相位校准，以确保探测到相同水平下的信号强度、抗扰性和波束形成效率。
MPC技术在数字波束形成系统中的应用可大大提高系统的性能，这些应用包括信号的增强，信号的质量改善，副本抑制，距离估计，目标检测和定位，以及恢复信号的能力。
在微波无线通信系统中，MPC技术可以帮助系统达到最优性能，使系统电平提高，增加可靠性，准确度和灵活性。
因此，多通道幅相校正技术在数字波束形成系统中已成为了一种重要的应用。
它能够有效地调整微波无线通信系统的波束形成精度，可以大大提高系统的性能，从而获得更好的波束形成效果。
数字波束形成DBF修订稿
数字波束形成D B F Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】摘要随着高速、超高速信号采集、传输及处理技术的发展,数字阵列雷达已成为当代雷达技术发展的一个重要趋势。
数字波束形成(DBF)技术采用先进的数字信号处理技术对阵列天线接收到的信号进行处理,能够极大地提高雷达系统的抗干扰能力,是新一代军用雷达提高目标检测性能的关键技术之一。
并且是无线通信智能天线中的核心技术。
本文介绍了数字波束形成技术的原理，对波束形成的信号模型进行了详细的推导，并且用matlab仿真了三种计算准则下的数字波束形成算法，理论分析和仿真结果表明以上三种算法都可以实现波束形成，并对三种算法进行了比较。
同时研究了窄带信号的自适应波束形成的经典算法。
研究并仿真了基于最小均方误差准则的LMS算法、RLS算法和MVDR自适应算法，并且做了一些比较。
关键词：数字波束形成、自适应波束形成、智能天线、最小均方误差、最大信噪比、最小方差ABSTRACTWith the development of high-speed, ultra high-speed signal acquisition, transmission and processing technology, digital array radar has became an important trend in the development of modern radar technology. Digital beamforming (DBF) technology uses advanced digital signal processing technology to process the signal received by antenna array. It can improve the anti-jamming ability of radar system greatly and it is one of the key technology。
数字波束形成-DBF
最小均方误差
SNR
Signal to Noise Ratio
信噪比
MVDR
Minimum Variance Distortionless Response
最小方差无畸变法
RLS
Recursive Least square
递归最小二乘
第1章绪论
1.1
信号是信息的载体与表现形式,信息蕴含在信号的某些特征之中。信号处理的目的就是提取、恢复和最大限度的利用包含在信号特征中的信息。信号处理技术早期的研究主要集中在一维信号处理中,并在一维信号处理与分析中取得了很多重要成果。随着信号处理技术的发展,人们将传感器布置在空间的不同位置而组成传感器阵列,用传感器阵列对空间信号进行接收和釆样,将信号处理技术从时域扩展到空域,开辟了空域阵列信号处理这一技术领域[9]。
关键词：数字波束形成、自适应波束形成、智能天线、最小均方误差、最大信噪比、最小方差
ABSTRACT
With the development of high-speed, ultra high-speed signal acquisition, transmissionand processing technology, digital array radar has became an important trend in thedevelopment of modern radar technology. Digital beamforming (DBF) technology usesadvanced digital signalprocessingtechnology to process the signal received by antenna array.It can improve the anti-jamming ability of radar systemgreatlyanditis one of the keytechnology。Itis the core of the smart antenna technology in wireless communicationtoo。
宽带恒定束宽数字波束形成及实现的开题报告
宽带恒定束宽数字波束形成及实现的开题报告一、研究背景数字波束形成（DBF）是一种基于数字信号处理（DSP）的直接数字化信号，参照天线阵列（AA）表面的相位和幅度信息，计算出相位和幅度所需的数字信号，将其传送到各个订货单臂膀，最终形成所需的波束。
该技术可以应用于雷达、通信、遥感等领域，能够实现高精度的目标探测和信号传输。
宽带恒定束形成技术是在数字波束形成的基础上发展而来，通过优化波束形成算法和实现硬件性能，实现带宽范围内的恒定束形成，进一步提高信号传输和目标探测的精度。
二、研究目的本课题旨在研究宽带恒定束形成技术，探究数字波束形成算法优化和硬件实现方案，实现带宽范围内的恒定束形成，提高信号传输和目标探测的精度。
三、研究内容1. 数字波束形成算法研究针对数字波束形成中存在的问题，结合实际应用需求，研究优化数字波束形成算法，提高波束形成的精度和稳定性。
2. 宽带恒定束形成算法研究在数字波束形成基础上，考虑传输带宽的影响，研究宽带恒定束形成算法，实现在带宽范围内的恒定束形成，进一步提高信号传输和目标探测的精度。
3. 硬件实现方案设计基于研究结果，设计数字波束形成和宽带恒定束形成的硬件实现方案，包括天线阵列、数字信号处理器（DSP）等。
四、研究意义宽带恒定束形成技术可以应用于多个领域，如通信、雷达、遥感等，能够提高信号传输和目标探测的精度。
该研究对于推动各个领域的高精度数据应用和技术发展具有重要意义。
五、研究方法本课题采用文献研究法、数学建模法、实验研究法等多种研究方法，通过对数字波束形成算法的优化和宽带恒定束形成算法的研究，结合硬件实现方案的设计和实验验证，验证该技术的有效性和应用价值。
六、研究进度安排1. 前期调研和文献研究（已完成）2. 数字波束形成算法研究和优化（计划完成时间：1-3个月）3. 宽带恒定束形成算法研究（计划完成时间：4-6个月）4. 硬件实现方案设计和实验验证（计划完成时间：7-10个月）7. 预期成果1. 数字波束形成和宽带恒定束形成算法优化结果和相关研究论文发表。
dbf原理
DBF（数字波束形成）的原理是通过阵列天线接收信号，并利用数字信号处理技术对接收到的信号进行波束形成，实现对不同方向的目标信号进行抑制或增益，从而推导出目标的到达角。
具体来说，DBF通过对阵列中的信号进行加权和相位调整，实现对不同方向的目标信号进行抑制或增益。
通过对形成的波束进行加权平均，可以得到目标在空间中的到达角度。
DBF的优点在于能够通过波束形成对杂波进行抑制，提高估计精度，同时能够在较大的动态范围和高速移动目标下保持较高的估计精度。
然而，DBF算法对于信号的相位差异敏感，需要进行高精度的相位校准。
同时，DBF算法对于信号的幅度和相位变化也较为敏感，需要采取相应的算法和技术进行校正。
总的来说，DBF是一种基于阵列信号处理的雷达到达角估计算法，具有较高的估计精度和动态范围适应性。
matlab的dbf数字波束形成算法
MATLAB是一种强大的数学计算软件，广泛应用于科学和工程领域。
数字波束形成（DBF）算法是一种用于天线阵列信号处理的技术，它可以通过对接收到的信号进行加权和相位调控来实现信号的聚焦和定向。
在MATLAB中，有许多内置的工具和函数可以帮助工程师和科学家实现数字波束形成算法。
在本篇文章中，我们将深入探讨MATLAB中数字波束形成算法的实现。
我们将从基本的概念和原理开始讲解，逐步介绍MATLAB中的相关函数和工具，最后给出一个实际的案例分析。
1. 数字波束形成算法的基本原理数字波束形成算法是基于天线阵列的信号处理技术，它利用天线阵列的空间多样性来实现信号处理和定向。
其基本原理可以简单概括为以下几点：1.1. 天线阵列接收信号后，通过加权和相位调控来实现对信号的聚焦和定向。
1.2. 加权和相位调控可以通过控制天线阵列中每个天线的权重和相位来实现。
1.3. 数字波束形成算法可以实现对特定方向的信号增强，从而提高信噪比和接收性能。
了解了数字波束形成算法的基本原理，接下来我们将探讨MATLAB中的相关工具和函数，以及如何利用MATLAB实现数字波束形成算法。
2. MATLAB中的数字波束形成算法工具和函数MATLAB提供了丰富的工具和函数来支持数字波束形成算法的实现。
其中，信号处理工具箱和通信工具箱中包含了许多专门针对天线阵列和数字波束形成的函数和工具。
2.1. 在信号处理工具箱中，我们可以找到诸如beamform和phased 数组系统这样的函数和工具，它们可以帮助我们实现数字波束形成算法中的加权和相位调控。
2.2. 在通信工具箱中，我们可以找到诸如phased.Radiator和phased.SteeringVector这样的函数和工具，它们可以帮助我们模拟天线阵列的辐射和波束形成过程。
除了这些内置的函数和工具，MATLAB还提供了丰富的示例代码和文档，帮助工程师和科学家快速上手并实现数字波束形成算法。
数字波束形成-DBF
III
目录
3.4 仿真结果 .......................................................................................................... 21 3.4.1 mmse 准则下的仿真 ............................................................................... 21 3.4.2 MSNR 准则下的仿真.............................................................................. 22 3.4.3 LCMV 准则下的仿真.................ห้องสมุดไป่ตู้............................................................ 22
接收到的远场来波信号可用如下的复包络形式表示个来波信号的幅度则在等距线阵中第m个阵元接收信号为数字波束形成dbf其中为表示第i个信号到达第m个阵元时相对于参考m阵元相对于参考阵元的距离c为电磁波传输速率时刻的噪声又由于是窄波信号当接收信号为窄带信号时由于信号在时间上变化慢所以23则式子22可以表示为t为阵列的m1维快拍数据矢量nt为阵列的t为空间信号的n1维矢量a为空间阵列的27其中导向矢量空间匹配滤波器波束形成beamforming是指对空间传感器的采样加权求和以增强特定方数字波束形成dbf向信号功率抑制其它方向的干扰信号或提取波场特征参数等为目的空域滤波
数字波束形成解析
上式是典型的傅立叶变换公式。实际阵列输入信号x=s+n，阵列输出功率为：
P(φ) = |Y(φ)|2 = wHxxHw
E[P(φ)] = wHRxxw
这相当于利用周期图(periodogram)法对时间序列进行谱分析，因而可采用现有的谱
分析结论。
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2021/3/24
等幅加权主瓣3dB波束宽度：
进一步假设信号来向Φr∈[0,π]，为保证波束指向为Φ0的方向图不出现栅 瓣，阵元间距应满足的条件(参考：丁鹭飞，雷达原理，3rd Ed., p213)：
d<λ/(1+|cosΦ0|) 或 d<λ/(1+|sinθ0|) 如取|θ0|≤45°、60°分别得d<0.59λ，d<0.53λ。
故相控阵天线为避免栅瓣常取阵元满足如下条件：
阵元m的加权系数，其中幅度加权am抑制旁瓣，相 位ψm=mψ用于补偿入射信号程差， M阵元数，入射 信号矢量的s元素s(m)=exp[jmψr]，ψ=2πdcosφ/λ， ψr=2πdcosφr/λ。
M
Y () [ame jm r ]e jm m1
阵元M
. . . .
阵元2 阵元1
1 r
海杂波 目标
偏离阵列法线方向时，阵列波束宽度将展宽。
典型地考虑波束正侧向指示即φ0=90°情形，此时∆fs=∆φ0。此时，等 幅加权的均匀线性阵(ULA)的3dB波束宽度为(阵元数为M，阵元间距为d)：
0.5
0.886
Md
0.5
则波束指向为Φ0的3dB波束宽度应为：
0.5s
0.5 sin 0
0.5 cos0
0.5s
空间频率 cosr 归一化天线口径x x
一种数字波束形成（DBF）算法
一种数字波束形成（DBF）算法
康桂花;邱文杰
【期刊名称】《电子科技大学学报》
【年(卷),期】1990(019)001
【摘要】本文介绍了 DBF 的基本特点与实现方案。
在具有严格约束的最小功率自适应算法与采样矩阵梯度算法的基础上,提出了一种能同时形成一组自适应扫描多波束的 DBF 算法。
文中以一个12元线阵为例,对该算法进行了计算机模拟,给出了大量的模拟结果。
结果表明,每个自适应波束在干扰源方向都形成了较深的“零点”,而在约束方向则保持不变的功率。
【总页数】4页(P30-33)
【作者】康桂花;邱文杰
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.2
【相关文献】
1.基于FPGA的DBF发射天线数字波束形成网络的设计与实现 [J], 顾菁华;梁广;龚文斌;余金培
2.数字波束形成技术(DBF)在雷达中的应用 [J], 胡可欣;胡爱明
3.一种用于地基雷达数据成像处理的数字波束形成算法 [J], 乞耀龙;王彦平;李湖生;张兴凯
4.应用于数字阵列雷达的数字波束形成(DBF)的设计与实现 [J], 宋何娟;马强
5.数字波束形成技术(DBF)在现代雷达中的应用 [J], 张洪峰
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第3章 连续波雷达
相扫基本原理
• 相扫基本原理（续）
– 当 = 时，各分量同相相加，场强幅值最大 | E( ) |max NE
– 定义归一化方向性函数为 | E ( ) | F ( ) | E ( ) |max
N Nd sin ( ) sin (sin sin 0 ) 1 1 2 N N 1 d sin ( ) sin (sin sin 0 ) 2
多波束形成技术
• 多波束形成技术（续）
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d 放大 器 放大 器
d 放大 器
0＋
0
0－
0
0
0
0－
0
0＋
移相法实 现多波束
相加
相加
相加
波束 1 波束 2 波束 3
第3章 连续波雷达
相扫基本原理
• 相扫基本原理
– 通过移相器改变各阵元激励相位，实现扫描
– 假定所有阵元
• 大量低功率固态源取代易损坏的高电压、 大 功率发射机，系统可靠性提高
• 固态阵和数字波束形成及阵列信号处理技术 相结合，天线性能改善潜力大
第3章 连续波雷达
相控阵雷达简介
• 相控阵雷达简介（续）
– 移相器：实现相扫的关键器件
– 对移相器的要求： • 移相精确、性能稳定、频带和功率容量大、 便于快速控制、激励功率和插入损耗小、体 积小、重量轻等
• 多功能、多波束、自适应抗干扰
– 缺点：
• 波束宽度随扫描方向变化
第3章 连续波雷达
相控阵雷达简介
• 相控阵雷达简介（续）
– 移相器控制波束的发射与接收
– 无源阵：收发共用一个或几个发射机和接收机 – 有源阵：每个阵元都连有可提供所需辐射功率 的收发（Ｔ/Ｒ）固态组件，即都是有源的 • 固态组件的功率源是低功率的
• 各阵元辐射功率在空间进行合成
• 各阵元辐射信号间相位关系固定，即相参
• 各阵元的相位和振幅分布可按要求控制
第3章 连续波雷达
相控阵雷达简介
• 相控阵雷达简介（续）
– 有源阵的优点:
• 功率源直接联在阵元后面，馈源和移相器的 损耗不影响雷达性能；接收机噪声系数由T/R 组件中的低噪声放大器决定 • 阵元馈源和移相器功率容量低，轻便廉价
混频 本振 中放
混频
混频
中放
中放 波束 1
中频延迟多波 束形成系统
抽 头 延 迟 线
波束 2
波束 3
第3章 连续波雷达
多波束形成技术
1 2 3
• 多波束形成技术（续）
混频 本振 中放
混频
混频
中放
中放 波束 1
中频延迟多波 束形成系统
抽 头 延 迟 线
波束 2
波束 3
第3章 连续波雷达
－0 ＋0
第3章 连续波雷达
多波束形成技术
• 多波束形成技术（续）
定向 耦合器
l1 l2
d
2 束 波
波束 1 相加 波导
波束 1相加 波束 2相加 波束 1 接收 机 波 束 选 择 器 高 度 计算 机 显示 器
射频延迟线多 波束形成系统
波束 2 接收 机
第3章 连续波雷达
多波束形成技术
1 2 3
• 多波束形成技术（续）
E( ) E0 E1 Ei EN 1
– 等幅馈电时，各阵元在该点辐射场的振辐为E。 以0号阵元为相位基准，则 N sin ( ) j N 1( ) N 1 2 2 jk ( ) E ( ) E e E e 1 k 0 sin ( ) 2 – 式中 2dsin / 为波程差引起的相邻阵元辐射场 相位差
第3章 连续波雷达
相扫基本原理
• 相扫基本原理（续）
– 栅瓣问题
• 在 -90 ~90 内线阵单值测角条件： d ≤ /2 • 当 d ＞ /2 时，在 -90 ~90 内将出现栅瓣 • 波束域（空域频谱）混迭现象：栅瓣是主瓣 在其它方向上的再现，空间信号欠采样
栅瓣
…
o
o
o
o
主瓣
栅瓣
…
副瓣
现代雷达技术
第4章 相控阵雷达
第3章 连续波雷达
本章介绍
• 本章简介
– 相控阵雷达简介
– 多波束形成技术 – 相扫基本原理 – 空域滤波及数字波束形成引论
第3章 连续波雷达
相控阵雷达简介
• 相控阵雷达简介
– 相位控制阵列：多个天线单元排成，各阵元馈电 相位按一定程序灵活控制，完成特定的空间扫描
– 优点： • 相扫，无机械惯性，快速波束捷变 • 多目标、远距离、高数据率、高可靠性
– 移相器的种类：
• PIN二极管移相器、铁氧体移相器、数字式移 相器等
第3章 连续波雷达
多波束形成技术
• 多波束形成技术
– 收发都用多波束
– 接收多波束，发射宽波束，收发覆盖相同空域 – 接收多波束用得较多，因为： • 功率弱，技术上易实现，控制和处理灵便 – 多波束形成方法 • 射频延迟线、中频延迟线、移相法、脉内频 扫、数字波束形成（DBF）
• 无方向性
• 等幅同相馈 电 • 相邻阵元激 励电流相位 差为
d sin
d 0 0
d
1 2
2 k
k
(N－ 1) N－ 1
0 sin
1
d 2 /
N元直线相控阵天线
第3章 连续波雷达
相扫基本原理
• 相扫基本原理（续）
– 各阵元在方向远区某点辐射场的场强矢量和为
第3章 连续波雷达
相扫基本原理
• 相扫基本原理（续）
– 天线照射方向0由移相器的相移量 决定
– 在0方向，各阵元辐射场由波程差引起的相位差 正好抵消移相器引入的相位差，各分量同相相 加获最大值，F(0)=1 – 改变 值，就可改变波束指向角0 ，从而形成波 束扫描 – 方向图最大值方向同相波前垂直 – 由天线收发互易原理，接收天线，结论相同
－ 0
πd
பைடு நூலகம்
(sin sin 0 )
第3章 连续波雷达
相扫基本原理
• 相扫基本原理（续）
• 方向图函数
Nd sin (sin sin 0 ) 1 F ( ) N d sin (sin sin 0 )
• 当 (Nd /)(sin - sin0) = 0, …, ±n （n为整 数）时，分子为0 ，若分母不为0 ，F() = 0 • 当 ( d /)(sin - sin0) = 0, …, ±n （n为整 数）时，分子分母同为0，F() = 1，即F() 可能出现多瓣