自适应旁瓣matlab,相控阵雷达自适应旁瓣对消技术的研究
在现代战争中,雷达工作的空间环境是十分复杂的。在雷达所面临的干扰中,最难对付的是有源干扰。由于雷达的主波束宽度较窄,所以有源干扰很容易从雷达的旁瓣进入[1]。尽管目前设计的天线旁瓣电平已经做得较低(-30dB以下),但在实际应用中,干扰功率往往比信号功率要强很多。这时,即使信号从主瓣方向到达天线阵,而干扰从低副瓣方向到达,强的干扰仍会导致接收方向图的副瓣提高、主瓣展宽、主瓣指向偏移信号到达方向等严重后果,使雷达接收系统性能下降。利用由自适应滤波器所构成的自适应干扰对消器[2,3],可在干扰的到达方向自动地形成一个零点,即接收方向图会自动在干扰到达方向调零,从而避免了干扰对方向图所造成的不良影响。1旁瓣对消技术基本原理图1为一个典型的自适应旁瓣对消器方案[4]。图1中原始输入采用L个直线排列的全向天线单元输入的叠加,而参考输入取自天线阵列中的某一个全向单元。假设空间同时存在一个信号源和一个干扰源(可以是人为干扰),且信号到达线阵天线输入端的信号为主瓣方向(即阵面的法线方向)的平面波,干扰则为由旁瓣方向进入的平面波。当干扰功率比信号功率强时,图1中的自适应干扰对消器(虚线框部分)就可将干扰从原始输入中消除,而信号则被保留下来。图1具有L个全向阵元的自适应旁瓣对消器假定天线为均匀线阵,相邻单元之间的间隔为d,且每一阵元具有相同的增益,则该线阵的接收方向图为F()=sin[L()/2]sin[()/2](1)()=2dsin()(2)式(2)中:雷达的工作波长。通常,将提供原始输入的天线称为“主天线”,而将提供参考输入的天线称为“辅助天线”。在自适应过程中,通过在各个单元后面插入一个可变移相器来改变主瓣的峰值方向。主天线的主瓣峰值方向总是对准信号的到达方向,而辅助天线的增益基本与主天线的旁瓣峰值相当。自适应过程将调整参考输入通路的增益和相移量,以使该通路与辅助天线总的增益和主天线旁瓣在干扰到达方向的增益一致。而该通路的相移量也恰好补偿原始输入通路和主天线在干扰到达方向的总相移,以便经原始输入通路和参考输入通路后的输出相减以后,干扰输出功率趋于零。一般来说,辅助天线的位置可以不在阵列的中心处,因而这种相位的补偿必须考虑由主天线与辅助天线间波程差引起的干扰信号的相位滞后。另一方面,由于信号功率比干扰功率弱,且信号方向在主天线的主瓣峰值处,考虑到参考通路与原始通路不相关的内部噪声,由最小均方误差性能测度可以确定,自适应旁瓣对消器不可能将滤波器的增益变大去匹配主天线的主瓣峰值的增益;否则,参考通路输出的不相关噪声将会使对消器的性能严重变坏。由此可见,信号几乎将不会被对消掉。2计算机仿真及分析为了能更清楚地说明干扰对接收方向图的影响,以及自适应旁瓣对消技术对抗有源干扰的有效性,特做以下仿真实验。设相控阵雷达天线为16单元的均匀线阵,阵元间距为半波长。信道为理想的高斯白噪声信道,干扰与噪声的功率之比为10dB。信号和干扰都是频率为w0的单频正弦信号,它们的到达方向与阵列的法平面的夹角分别为0和38,且干扰与信号的功率之比为10dB。图2是未对阵列进行自适应干扰对消时的阵列输出图,其中,图2(a)为没有干扰输入时的阵列输出图,图2(b)为有干扰输入时的阵列输出图。为了避免强干扰对接收方向图造成不良的影响,可采用自适应旁瓣对消技术,在干扰的到达方向自动地形成一个零点。选用最后一个天线单元为辅助天线,采用图1所示的自适应干扰对消器模型,此时的接收方向图如图3所示。由仿真结果进行以下数值分析:(1)若没有干扰输入,信号到达方向与主瓣方向完全一致;而当有干扰输入,干扰功率与信
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