寬帶信號波束形成技術研究.pdf

1、波束形成技術一直廣泛應用于雷達、通信、電子偵察等軍事領域，尤其是在隨著寬帶信號的存在越來越廣泛，對于寬帶信號處理過程中存在的信號并非沿主波束主軸入射時，陣列輸出信號的高頻性能損失的問題，本文主要研究寬帶信號波束形成技術中的恒定束寬波束形成技術、自適應恒定束寬波束形成技術、穩(wěn)健的寬帶恒定束寬波束形成技術。主要工作成果有：
　　1、改進了一種基于空間響應變化的寬帶信號波束形成算法。
　　從寬帶信號波束形成的陣元延遲線(Senso

2、r De lay Lines,SDL)結構出發(fā)，利用對空間響應波動程度的約束，將空間響應變化（Spatial Response Variation，SRV）的約束條件設置離散化，設計了三種新的算法，分別側重于旁瓣干擾的抑制、恒定束寬的保持程度、以及對線性約束最小方差(Linearly Constrained Minimum Variance,LCMV)類寬帶波束形成的改進。詳細描述了將SRV引入寬帶信號波束形成時所涉及的約束條件的設置，

3、以及求解過程中對各個約束條件的形式轉化，利用標準形式的二階錐優(yōu)化代替復雜的最優(yōu)化權矢量搜索問題，降低了運算的復雜度，并利用Lagrange乘子法得到了最優(yōu)權矢量在LCMV模型下增加SRV約束時的解析表達式。仿真實驗證明這種方法對寬帶信號的接收性能更優(yōu)，對干擾的抑制能力更強。
　　2、改進了一種基于波束空間的寬帶自適應波束形成算法。
　　通過重點研究波束空間在寬帶信號自適應波束形成中的應用，首先詳細說明了波束空間的預處理過程，

4、利用滿維波束空間的降維處理，設計波束空間的波束形成器，在此基礎上針對寬帶信號進行自適應波束形成器設計，利用不同指向的FIB，將陣列數(shù)據(jù)轉換為波束域進行處理，改進了現(xiàn)有方法的更新慢的缺點。最后與廣義旁瓣對消器進行比較，進行仿真實驗，對算法的波束形成性能和收斂速度進行了詳細分析，實驗證明通過改變FIB的個數(shù)，能夠一定程度上影響波束輸出的性能。
　　3、改進了一種穩(wěn)健的寬帶信號波束形成算法。
　　由于工程實際中經常遇到期望信號導向

5、矢量失配的問題，入射信號的入射方向估計不準確，著重研究穩(wěn)健的寬帶波束形成算法。首先給出了基于最差性能最優(yōu)的穩(wěn)健寬帶波束形成算法的算法原理，并利用導向矢量不確定集的分析，改進了RB-WC算法和RB-FI-WC算法，詳細研究了其算法復雜度和各種參數(shù)的影響。然而實際條件下，最差性能的條件很難達到，因此，進一步改進了基于概率約束的穩(wěn)健波束形成算法來解決這一問題，詳細研究了其在高斯分布和非高斯分布情況下的應用條件，通過SRV約束的引入，將算法的恒