期望方向增益最大约束唯相位波束形成算法研究.doc

期望方向增益最大约束唯相位波束形成算法研究3期望方向增益最大约束唯相位波束形成算法研究33石春燕,付林,唐霜天()南京船舶雷达研究所,江苏南京210003()摘要:阐述了一种期望方向增益最大约束唯相位Phase2Only波束形成算法,针对该算法进行了仿真试验,仿真结果验证了算法的有效性。在该方法基础上,分析了DBF加权对波束宽度和波束增益的影响。关键词:DBF算法;唯相位;期望方向()中图分类号::A文章编号:1009-0401200703-0025-04Astudyofaphase2onlyDBFalgorithmforthemaximizationofexpected2directiongainSHIChun2yan,FULin,TANGShuang2tian()NanjingMarineRadarInstitute,Nanjing210003,ChinaAbstract::DBFalgorithm;phase2only;expected2directionPhase2本文在分析二维期望方向增益最大约束1引言Only波束形成算法的基础上进行了仿真,验证了该算法的有效性;在此基础上,分析了唯相位加权对波束宽()DBF技术的主要目的是使阵列天数字波束形成度和波束增益的影响,并定性分析了加汉明窗对波束线方向图的主瓣指向期望方向,进而从所获得的阵列宽度、主副比和波束增益的影响,为该算法在雷达数字信息中重构出源信息。DBF算法主要用于方向图的波束形成中的应用奠定了基础。波束零点控制和期望方向控制。波束形成算法的选择决定了在环境变化时波束自适应控制能力和反应速度,以及实现算法所需硬件的复杂性。目前,有直接抽2期望方向增益最大约束唯相位波束样协方差矩阵求逆算法DMI、最小均方算法LMS、递归形成算法最小二乘算法RLS,以及GS正交化算法等。这些算法需要同时控制权系数的幅度和相位,运算量较大,瞬如图1所示的阵列模型和坐标关系,根据天线理[1]态响应速度较慢,具体实现较为复杂。论,一个P?Q单元的阵列的方向图为p-1Q-1()不同于其他波束形成算法,唯相位Phase2Only()(θ)=wexp[-jkpdu+qdv]F<,p,qc12??算法通过控制天线单元的相位信息,得到权值以实现p=0q=0加权,实现更为容易,对已有相控阵雷达稍作改造,利()1[1]用移相器就可实现唯相位自适应波束控制。另外,()θ为阵列p,q阵元的权值,u=sin,v=其中,wp,q对于一个由若干相同模块组成的固态相控阵,在发射θπλcossin<,k=2/。为了使天线阵的主瓣指向对准c波束时,采用Phase2Only权系数控制方法可以避免同()()期望方向或目标方向,可以设p,q阵元的权值为时控制权系数的幅度和相位造成的能量损失。3收稿日期:2007207228;修订日期:200720921433作者简介:石春燕,女,1982年生,硕士,现从事雷达总体及仿真技术研究。图1阵列模型及其坐标关系()()()wI+jQexp[jkpdu+qdv]2=p,qp,qp,qc1020IK=p,qI??pq()9()θ其中,<、分别为天线阵的主瓣指向即期望方向00K=QQp,q的方位角和仰角。阵列的方向图可改写为??pqp-1Q-1,P-1,q=0,1,-1;i=1,,Q其中,p=0,1,(θ)()IF<,=+jQp,qp,q??p=0q=0λ,M。通过迭代可以解出,之后可得2,p,q(()())+qdv-v]?exp[-jkpdu-uM20c1021λ=?(αK+cos?β)p,q-sin?Iiip,qiip,q?()3Ap,qi=1M(期望方向功率增益或波束主瓣方向的功率增21/2()10+(αβ)+sin?+cos?Kiip,qiip,qQ?)益定义为i=122M21()4θ)(=+S<,IQ00p,qp,q()????11I=(αβp,q)K+-cos?sin?Iiip,qiip,qpqpq?λp,qi=1(θ)θ)M((θ)要使阵列方向图在<,,<,,<,1122MM1()Q=12(αβ)+sin?+cos?p,qKiip,qiip,qQ?方向上得到M个零点,只要满足:λp,qi=1p-1Q-1()22当求出I、Q后,由式2就可