机载阵列雷达DBF算法研究.pdf

南京航空航天大学
硕士学位论文
机载阵列雷达DBF算法研究
姓名:张象羽
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:周洁敏
20080101
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要

自适应数字波束形成(ADBF)技术能够极大提高雷达系统的抗干扰能力,
是新一代军用雷达提高目标检测性能的关键技术之一。T/R 组件高额的成本,限
制了 ADBF 技术的普遍应用。但近年来随着电子器件技术和高速数字处理技术
的发展,越来越倾向于使用易于编程的数字技术取代模拟射频技术来实现波束形
成。
本课题来源于机载雷达线性阵列自适应波束形成技术的研究项目。
论文论述了相控阵雷达线阵波束形成的方法,提出了 ADBF 技术在雷达实
际应用过程中应关注的主要性能指标,在此基础上研究了两种在机载雷达系统中
可以实现的自适应数字波束形成算法,一种是采样矩阵求逆(SMI)算法,另一
种是基于多重信号分类(MUSIC)算法 DOA 估计的自适应算法。通过考察和比
较这两种算法的性能表现,从而选定一种用于工程实现。
文中重点讨论阵列雷达 DBF 技术的实际应用中会遇到并需要解决的关键问
题,并给出了具体的解决方法,包括采用幅度加权方式来抑制波束副瓣,采用自
适应通道均衡法来校正通道误差,最终获得需要的超低副瓣性能和足够的零陷抑
制深度。另外在此基础上还讨论了一些干扰抑制的问题。
最后论述了使用多片 ADSP-TS201 TigerSHARC DSP 来搭建 ADBF 并行信号
处理系统的设计开发工作,包括系统软/硬件设计、开发调试环境,详细叙述了
汇编语言编程和优化等。

关键词:自适应数字波束形成,波达方向估计,超低副瓣,自适应通道均
衡,ADSP-TS201
i
机载阵列雷达 DBF 算法研究
Abstract

Adaptive digital beamforming (ADBF) technique can greatly improve the
capability of interference suppress. It’s a key technique to improve target detective
performance of modern radar. The application of ADBF is limited by the high cost of
transmit/receive (T/R) modules. Over the recent years, the rapid progression in digital
hardware and signal processing capabilities stimulates the development of phased
array radar systems. The tendency is to move the digital interface toward the antenna,
replacing, whenever possible, analog RF-hardware. Based on software codes, these
digital systems are more flexible and easier to reconfigure than RF-hardware.
Our research es from a project of airborne radar line array antenna’s
ADBF system.
Firstly,this dissertation introduced the basic of linear array ADBF. And some
mainly performance parameters when ADBF technology is applied in radar system are
described. Two realizable ADBF algorithms, the sample matrix inversion (SMI)
algorithm and DOA estimation algorithm based on MUSIC method, are presented.
Simulations have been used to investigate their principle capabilities, limitations and
performance p