雷达系统.ppt

雷达系统数字阵列雷达是一种接收和发射波束都采用数字波束形成技术的全数字阵列扫描雷达,由于收发波束形成均以数字方式实现,因而它有较好的数字处理灵活性,拥有许多传统相控阵雷达所没有的优良性能。雷达正面临目标环境和电磁环境日益严峻的挑战。为适应日益严峻和高度对抗的环境,雷达的性能必须大幅度提高,应具备高精度、多功能、多目标探测、抗干扰、多种自适应和目标识别的能力。数字波束形成(DBF)是一种以数字技术来实现波束形成的技术,它保留了天线阵列单元信号的全部信息,并可采用先进的数字信号处理技术对阵列信号进行处理,可以获得优良的波束性能。例如可自适应地形成波束以实现空域抗干扰,可进行非线性处理以改善角分辨率。数字波束形成还可以同时形成多个独立可控的波束而不损失信噪比;波束特性由权矢量控制,因而灵活可变;天线具有较好的自校正和低副瓣性能。数字波束形成技术的优点并不仅仅体现在接收模式下,在发射模式下同样具有许多独特的优势。。。接收数字波束形成系统主要由天线阵单元、接收组件、A/D变换器、数字波束形成器、控制器和校正单元组成。接收数字波束形成系统将空间分布的天线阵列各单元接收到的信号分别不失真地进行放大、下变频、检波等处理变为视频(中频)信号,再经A/D变换器转变为数字信号。然后,将数字化信号送到数字处理器进行处理,形成多个灵活的波束。数字处理分成两个部分:波束形成器和波束控制器。波束形成器接收数字化单元信号和加权值而产生波束;波束控制器则用于产生适当的加权值来控制波束。,从而形成发射波束,发射数字波束形成系统的核心是全数字T/R组件,它可以利用DDS技术完成发射波束所需的幅度和相位加权以及波形产生和上变频所必需的本振信号。发射数字波束形成系统根据发射信号的要求,确定基本频率和幅/相控制字,并考虑到低副瓣的幅度加权、波束扫描的相位加权以及幅/相误差校正所需的幅相加权因子,形成统一的频率和幅/相控制字来控制DDS工作,其输出经上变频模式形成所需工作频率。、发均采用数字波束形成技术的全数字化阵列扫描雷达。如图4-1所示,数字阵列雷达一般由天线阵列、数字T/R组件、时钟、数据传输系统、数字处理机组成。系统工作时根据工作模式,信号处理系统控制波束在空间进行扫描,实现收/发DBF形成。发射时,由数字处理系统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而产生一定频率、相位、幅度的射频信号,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。基准数字信号处理器控制信号处理器数字波束形成T/R模块T/R模块T/R模块。…………,因而可用于数字阵列雷达的波形产生和幅相调整。基于DDS的数字T/R组件是数字阵列雷达的关键部分之一,包括了频率源、DDS、功放、混频、滤波、A/D变换等。数字T/R组件有多种实现方式,如集中式频率源数字T/R组件、分布式频率源数字T/R组件等。主要研究内容:(1)数字T/R组件结构;(2)基于DDS技术的发射信号产生技术,包括波形产生和频率扩展技术;(3)基于DDS的幅相控制技术,包括幅相控制技术和频率扩展对幅相影响;(4)DDS寄生响应、相位截断误差、幅度量化误差等对波形产生的影响;(5)数模一体化设计理论;(6)数字T/R组件的一致性和稳定性。数字T/R组件是基于DDS技术的移相功能代替微波数字移相器,用其幅度控制功能代替传统的微波数控衰减器。将波束形成和波形形成融合在一起,实现发射DBF功能。DDS可以实现极高的相位、幅度和频率控制精度。但DDS的输出频率比较低,无法直接输出微波频段信号,必须对其进行频率扩展,频率扩展包括:一是工作频率的扩展;二是工作带宽的扩展。工作频率的扩展可以通过上变频实现,带宽的扩展则可以在上变频扩展工作频率的同时,通过改变本振信号的频率(即跳频方式)来实现。数字T/R组件的收发状态是独立的,发射支路由DDS产生所需的波形、经两次上变频形成发射信号通过环流器输出;接收支路由环流器输入经限幅低噪声放大、两次下变频、A/D变换、I/Q分离形成数字信号输出。DDS只对发射信号进行幅度和相位加权,在接收状态幅相控制通过常规DBF方法完成。收发通道变频所需的本振信号是时分复用的,有利于改善收发通道间相互干扰。数字T/R组件