基于頻域處理的寬帶發射波束零陷展寬算法?

吳若增 徐錦程 蘭 昊

（1.中國電子科技集團公司第三十八研究所 合肥 230088）（2.中國人民解放軍32035部隊 西安 710600）

1 引言

隨著電子對抗技術廣泛應用于實戰場景，低截獲設計成為雷達主要考慮因素之一［1］。為了對抗敵方干擾偵查設備，提高雷達生存概率，同時消除方向估計帶來的誤差，需要在敵方干擾偵查設備方向上形成寬零陷，使雷達在其方向上發射功率幾乎為零［2～3］，避免被敵方偵查截獲。

目前許多雷達采用寬帶發射信號，因此本文采用頻域處理方式［4～5］，將雷達工作帶寬劃分為多個頻帶，通過構建聚焦矩陣［6］，使不同頻帶數據聚焦到雷達中頻上，接著在中頻應用窄帶發射波束零陷展寬算法，最后通過頻域數據加權再經IDFT轉換為時域數據，使雷達發射波束在置零方向上形成寬零陷。

2 信號建模

雷達寬帶信號可以表示成一系列頻率相鄰的窄帶信號之和。假設寬帶信號s(t)是由J個窄帶信號疊加而成［7］，即表示為

其中sfm()t是以 fm為中心頻率的窄帶信號。陣列輸出可以表示為

假設陣元數為M的均勻線性陣列，有D（M≥D≥1）個發射信號s1(t),s2(t),…,sD(t)，方向分別為θ1,θ2,…,θD，則第m個陣元的發射信號表達式為

3 算法流程

將各個子頻帶聚焦到中心頻率后，在中心頻率應用窄帶發射波束零陷展寬算法求出權向量，從而得到發射波束圖。

采用Mailloux方法完成窄帶發射波束零陷展寬［11～12］，假設期望方向 θ0，有 P 個置零方向θi,i=1,…,P，陣列數據矩陣表達式為

構造矩陣T對Rr進行拓展，即令

式中“?”表示Hadamard乘法。Mailloux方法矩陣T為

式中L表示為虛擬置零點的數量，δ表示為虛擬置零點在sinθ域的間隔，假設零陷在sinθ的寬度為W ，則

綜上，基于頻域處理的寬帶發射波束零陷展寬最佳權向量的表達式為

4 仿真分析

假設一個均勻線陣，陣元數為20，陣元間距為信號中心頻率對應波長的一半。設定信號中心頻率為 f0=1.3GHz，信號帶寬B=100MHz，期望方向在0°，置零角度為-30°。FFT變換點數為200。

由圖11可知，基于頻域處理的寬帶發射波束零陷展寬算法形成的寬帶發射波束圖零陷深度約-50dB，期望方向與置零方向在整個帶寬范圍內幾乎無偏移，基本無頻偏影響。

圖1 寬帶發射波束零陷展寬波束圖（零陷寬度為4°）

零陷寬度為8°條件下，當存在30°和-30°兩個置零點時，其寬帶發射波束圖如圖2所示。

圖2 寬帶發射波束零陷展寬波束圖（置零方向30°和-30°）

在多個置零點情況下加寬零陷寬度，零陷深度約為-55dB，期望方向與置零方向在整個帶寬范圍內幾乎無偏移，體現出一定的算法穩定性。

5 結語

通過構建聚焦矩陣，將分解成不同頻段的導向矢量矩陣聚焦到中心頻率上，在中心頻率應用窄帶發射波束零陷展寬算法得到權向量，實現寬帶發射波束零陷展寬。這種方法形成的零陷較深，期望方向與置零方向在整個帶寬范圍內幾乎無偏移，體現出一定的算法穩定性，在復雜的電子對抗場景中具有一定的優勢。