阵列雷达接收发射匹配多波束形成仿真与分析

班级1302019

学号02129031

本科课程设计报告

题目阵列雷达接收/发射匹配多波束

形成仿真与分析

学院电子工程学院

专业电子信息工程

学生姓名班子涵

导师姓名曾操

西安电子科技大学

电子工程学院

课程设计（报告）任务书

学生姓名班子涵指导教师曾操职称副教授

学生学号02129031专业电子信息工程

题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析

相关专业课程《雷达原理》、《雷达系统》、《随机信号分析》任务与要求

对阵列雷达接收的数据，采用加窗/未加窗数字波束形成实现接收多波

束形成；采用LCMV实现发射多波束形成。

技术指标：阵元个数：大于8个；未加窗副瓣电平：优于-13dB；加

窗副瓣电平：优于-25dB。

所需软件：MATLAB

参考书目：《雷达原理》、《雷达系统》

开始日期2016年12月26日完成日期2017年1月9日课程设计所在单位电子工程学院2017年1月9日

阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析

摘要：数字波束形成(DBF)技术是一种以数字方法来实现波束形成的技术，由在基带上保留了天线阵列单元信号的全部信息，因而DBF可以采用先进的数字信号处理技术对天线阵列信号进行处理，可显著提高阵列天线的性能，这些性能包括t快速自适应波束置零、超低副瓣、自适应空时处理、进行非线性处理改善角分辨率等等。本课程设计对阵列雷达接收的数据，采用未加窗数字波束形成实现接收多波束形成。介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及未加窗数字波束形成。最后采用未加窗数字波束形成对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。本次课程设计也对阵列雷达接收的数据，采用LCMV实现发射多波束形成。介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及LCMV算法。最后采用lcmv算法对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。[1][2]

关键词：阵列雷达，阵列信号处理，LCMV算法,数字波束形成

Abstract:Digital beamforming(DBF)technology is a kind of method to realize the digital beamforming technology,by retains all the information on the baseband unit antenna array signal,so the DBF can be processed on the antenna array signal using advanced digital signal processing technology,can significantly improve the performance of the array antenna,these properties include zero t fast adaptive beamforming,ultra-low sidelobe,adaptive space-time processing,improve the angular resolution of nonlinear processing and so on.The array radar received data by windowed digital beamforming to achieve multi beam receiver.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and non windowed digital beamforming.Finally using windowed digital beamforming of array radar receiving data the treatment and outcome.At the same time to receive array radar data,using LCMV to achieve the emission of multi beam forming.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and LCMV algorithm.Finally,LCMV algorithm is used to process the

radar array receiving data,and obtained the results of.[1][2]

Keywords:array radar,array signal processing,LCMV algorithm,digital beamforming

1.引言

雷达作为军中“千里眼”，是未来战争中指挥员得以运筹帷幄、决胜千里的最基本的信息获取手段。但是，雷达装备也面临着目标环境和电磁环境日益严峻的挑战，必须具备高精度、多功能、多目标、抗干扰、自适应和目标识别等能力。数字技术的应用能很好提高雷达的上述能力。

将数字技术与天线技术完美结合，在发射和接收模式下以数字波束形成(DigitalBeamForming，DBF)取代传统模拟波束形成，便产生了一种全新概念的数字阵列雷达(DigitalArrayRadar，DAR)。它在未来战争中的巨大应用潜能引起了人们的格外关注。

数字波束形成(DBF)是随着数字信号处理方法的发展而建立起来的一门新技术，这种技术不仅能充分保留阵列天线上收集的信息，而且能利用复杂的数字信号处理方法对信息进行处理，因此它具有一般雷达不具有的超低分辨率和低副瓣的性能，波束扫描，自适应波束控制等。由于采用了先进的数字信号处理方法和自适应技术，DBF雷达不仅性能优越，而且非常灵活，被认为是下一代雷达系统中广泛使用的一项新技术。相对于一般模拟波束形成技术，数字波束形成技术具有非常多的优点，比如超低分辨率，超低副瓣，抗电子干扰，扫描迅速，多目标处理，高性能并行数字处理等。[3][4]

2.基础原理

2.1数字阵列雷达的原理

数字阵列雷达是一种接收和发射全部采用数字波束形成技术的全数字相控阵雷达。其核心技术是利用直接数字频率合成（DDS）技术将信号产生、频率源、幅相控制融于一体，构成全数字T/R组件。所有组件间的同步则靠传递于每个组件上的公用时钟（频率）信号来实现。其组成部分主要有四个:1，数字T/R组件。2，数字波束形成。3，大容量高速数据传输技术。4，高性能,软件化的信号处理机。

发射时,由实时信号处理机产生每个天线单元的幅相控制字,对各T/R组件的信号产生器进行控制,产生一定频率、相位、幅度的射频信号;再输出至对应的天线单元,最后由各阵元的辐射信号在空间合成所需的发射方向图。

接收时,每个T/R组件接收天线各单元的微波信号,经过下变频形成中频信号,再经中频采样处理后输出回波信号;多路数字化T/R组件输出的大量回波数据,通过高速数据传输系统传送至实时信号处理机,实时信号处理机完成自适应波束形成和软件化信号处理。