阵列雷达数字波束形成技术仿真与研究

数字多波束形成与波束跟踪算法研究的开题报告一、研究背景及意义数字多波束形成技术是指利用数学算法和数字信号处理技术在接收天线阵列上实现组合波束形成，从而提高雷达、通信等系统的性能。

该技术可以在空域和角度域上对目标进行定位和跟踪，大大提高系统的探测与定位准确性。

因此，数字多波束形成技术在军事、民用、医疗等领域有着广泛的应用前景。

波束跟踪算法是数字多波束形成技术的重要组成部分，其准确性和效率对系统性能有着决定性的影响。

二、研究目标和内容本研究旨在深入探究数字多波束形成与波束跟踪算法，具体研究内容如下：1. 数字多波束形成技术的基本原理及其在信号处理中的应用；2. 波束跟踪算法的原理及分类；3. 基于数字多波束形成技术的波束跟踪算法设计，包括基于卡尔曼滤波的波束跟踪算法、最大似然估计法等；4. 算法仿真与实验验证。

三、研究方法本研究主要采用理论分析、数学建模、仿真模拟和实验验证等方法，具体如下：1.通过文献调研和学习，掌握数字多波束形成和波束跟踪的基本理论和方法；2. 依据问题进行建模，分析数字多波束形成信号的特性，并结合实际情况，构建数学模型；3. 采取MATLAB等工具进行仿真模拟实验，验证算法的有效性和性能；4. 借助实验平台进行实验验证，如利用MATLAB Simulink和DSP实验室进行数字多波束形成技术的实验。

四、预期成果1.对数字多波束形成和波束跟踪算法的理论和方法有较为深入的了解，能够灵活应用其基本原理解决实际问题；2.设计出基于数字多波束形成技术的波束跟踪算法，掌握相应算法的表达和实现方法；3.实现算法仿真和实验验证，展示模型的优越性和有效性，为后续相关应用提供了可靠的基础数据。

五、研究进度安排本研究计划用一年时间完成，进度安排如下：1. 第1-2个月：调查研究该领域相关的文献资料，了解数字多波束形成和波束跟踪算法的基本原理和研究热点；2.第3-4个月：对数字多波束形成技术进行数学建模，并探讨其在信号处理中的应用；3. 第5-7个月：设计基于数字多波束形成技术的波束跟踪算法，并进行算法仿真实验；4. 第8-10个月：实证研究算法有效性，利用MATLAB和DSP等实验平台进行数字多波束形成技术的实验；5.第11-12个月：撰写毕业论文，准备答辩。

MIMO 雷达中数字波束形成的原理和实现方法摘要：高测角精度是雷达的重要指标之一，数字波束形成在MIMO 雷达是提升测角精度的关键，而数字波束形成中雷达系统的发射波束指向精度以及旁瓣的宽度是影响数字波束形成的关键。

本文分析了在MIMO 雷达中波束形成的的原理，并依据实际MIMO 雷达系统模型做出了仿真分析，有很好的波束指向性和旁瓣抑制能力。

关键字：MIMO 雷达；数字波束形成；波束指向；旁瓣抑制；1.引言数字波束形成技术是建立在模拟波束形成的基础上发展起来的，它融合了数字信号处理的方法，利用波束形成可以获得良好的波束指向性，可以更好的形成波束改善角度分辨率，还可以形成独立的可控的多波束，并有良好的低副瓣性能。

数字波束成形指把阵列天线输出的信号进行A/D 转换器后送到数字波束形成的处理单元，完成对各路的加权处理，形成所需的波束。

2.数字波束形成的基本原理在阵列天线上采用控制不同天线相移量的方法来改变各阵元发射信号的相位，从而实现波束的形成与扫描。

图1就是阵列天线的示意图。

图1 N 元阵列天线图上图所示，有N 个阵元天线，其相邻阵元天线的间距为d 。

假设每一个阵元的辐射都是点辐射，且无方向性，所有阵元的都是等幅度的，移相器的相依量依次从φ至φ)1(-N 。

我们不妨分析偏离法线方向θ处一点，近似看作很远，忽略距离上引起的幅度差，来描述在该点的场强)(θ∑E ，则∑-=-∑=10)(0)()(N k jk e E E φφθθ （1） 上式中，θλπφsin 20d =指由于波程差导致的相邻阵元的相位差，θ为波束的指向角，φ为相邻阵元移相器的相位差，运用数学知识将式（1）化简为(N-1)21N-1 2 0 1 ....... 0移相器θθsin d)](21[00)()(000)](21sin[)](2sin[)(11)()(φφφφφφφφφφθθθ----∑--=--=N j j jN e N E e e E E （2） 对式（2）进行归一化可得)](21[00)()(000)](21sin[)](2sin[)(11)()(φφφφφφφφφφθθθ----∑--=--=N j j jN e N E e e E E )](21sin[)](2sin[1)()()(00max φφφφθθθ--==∑∑N N E E F （3） 由式（3）可知，当0=φ时，也就是各阵元都是等幅等相时，0=θ时，对应的1)(=θF ，实际上对应的最大方向图在阵列法线方向。

雷达数字波束形成技术是一种在雷达系统中应用的技术，其目的是提高雷达的性能和抗干扰能力。

数字波束形成技术（DBF）在雷达系统中能够实现超分辨和低副瓣性能，方便后续进行阵列信号处理，以获得优良性能。

它通过保存天线阵列单元信号的全部信息，并采用先进的数字信号处理技术对阵列信号进行处理，实现波束扫描和自适应波束形成等。

在雷达通信电子战领域，数字波束形成技术也常被应用。

例如，它可以通过形成单个或多个独立可控的波束，不损失信噪比的情况下，实现增强特定方向的信号功率并抑制其它方向的干扰信号。

然而，数字波束形成技术也存在一些问题。

例如，当合成波束较多时，其需要大量的运算资源，对硬件的要求极高。

班级1302019学号02129031本科课程设计报告题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析学院电子工程学院专业电子信息工程学生姓名班子涵导师姓名曾操西安电子科技大学电子工程学院课程设计（报告）任务书学生姓名班子涵指导教师曾操职称副教授学生学号02129031专业电子信息工程题目阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析相关专业课程《雷达原理》、《雷达系统》、《随机信号分析》任务与要求对阵列雷达接收的数据，采用加窗/未加窗数字波束形成实现接收多波束形成；采用LCMV实现发射多波束形成。

技术指标：阵元个数：大于8个；未加窗副瓣电平：优于-13dB；加窗副瓣电平：优于-25dB。

所需软件：MATLAB参考书目：《雷达原理》、《雷达系统》开始日期2016年12月26日完成日期2017年1月9日课程设计所在单位电子工程学院2017年1月9日阵列雷达接收/发射匹配多波束形成仿真与分析摘要：数字波束形成(DBF)技术是一种以数字方法来实现波束形成的技术，由在基带上保留了天线阵列单元信号的全部信息，因而DBF可以采用先进的数字信号处理技术对天线阵列信号进行处理，可显著提高阵列天线的性能，这些性能包括t快速自适应波束置零、超低副瓣、自适应空时处理、进行非线性处理改善角分辨率等等。

本课程设计对阵列雷达接收的数据，采用未加窗数字波束形成实现接收多波束形成。

介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及未加窗数字波束形成。

最后采用未加窗数字波束形成对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。

本次课程设计也对阵列雷达接收的数据，采用LCMV实现发射多波束形成。

介绍了数字阵列雷达的基础原理、关键技术、应用和发展；讨论了阵列信号处理以及LCMV算法。

最后采用lcmv算法对阵列雷达接收的数据进行了处理，并得出了结果。

[1][2]关键词：阵列雷达，阵列信号处理，LCMV算法,数字波束形成Abstract:Digital beamforming(DBF)technology is a kind of method to realize the digital beamforming technology,by retains all the information on the baseband unit antenna array signal,so the DBF can be processed on the antenna array signal using advanced digital signal processing technology,can significantly improve the performance of the array antenna,these properties include zero t fast adaptive beamforming,ultra-low sidelobe,adaptive space-time processing,improve the angular resolution of nonlinear processing and so on.The array radar received data by windowed digital beamforming to achieve multi beam receiver.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and non windowed digital beamforming.Finally using windowed digital beamforming of array radar receiving data the treatment and outcome.At the same time to receive array radar data,using LCMV to achieve the emission of multi beam forming.The key technology introduced the basic principle of digital array radar,discusses the application and development;array signal processing and LCMV algorithm.Finally,LCMV algorithm is used to process theradar array receiving data,and obtained the results of.[1][2]Keywords:array radar,array signal processing,LCMV algorithm,digital beamforming1.引言雷达作为军中“千里眼”，是未来战争中指挥员得以运筹帷幄、决胜千里的最基本的信息获取手段。

电子科技大学硕士学位论文面阵数字波束形成算法研究姓名：李军申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：龚耀寰20030501摘要数字波束形成（ＤＢＦ）技术可显著提高阵列天线的性能，这些性能包括：快速自适应波束置零、超低副瓣、密集多波束、自适应空时处理、高分辨测向和大容量有限带宽通信等等。

数字收发组件高额的成本，限制了ＤＢＦ技术的普遍应用。

但随着近几年电子器件技术、微波组件技术和高速数字处理设备技术的发展，ＤＢＦ技术在相控阵雷达中的应用获得越来越广泛的重视，其应用也不再限于一维或子阵水平。

二维面阵收发自适应数字波束形成系统的研究将是今后数字化雷达研究的热点之一。

面阵的数字波束形成算法是面阵ＤＢＦ技术的关键，本文在现有的一维数字波束形成算法基础上，研究了二维面阵的数字波束形成算法，主要工作有：①面阵的幅度相位全控制自适应数字波束形成算法一一对角加载ＱＲＤ—ＳＭＩ算法的研究；②⑧两种面阵唯相位（Ｐｈａｓｅ－ＯｎｌＹ）数字波束形成算法一一小相位扰动约束算法和期望方向增益最大约束算法的研究：面阵的数字多波束形成算法一一二维ＦＦＴ多波束的研究，以及ＦＦＴ在可编程逻辑器件中的实现。

关键词：面阵、数字波束形成、唯相位、多波束ｆ／，助ｓｔｒａｃｔＴｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＤＢＦ）ｃａｎｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．Ｔｈｅｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｎｃｌｕｄｅｆａｓｔａｄａｐｔｉｖｅｐａｔｔｅｒｎｎｕｌｌｉｎｇ，ｕｌｔｒａ—ｌｏｗｓｉｄｅｌｏｂｅｓ，ｃｌｏｓｅｌｙｓｐａｃｅｄｍｕｌｔｉｐｌｅｂｅａｍｓ，ａｄａｐｔｉｖｅｓｐａｃｅ－ｔｉｍｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｉｄｉｎｇ（ＤＦ）ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒｂａｎｄ。

ｌｉｍｉｔｅｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍｓ．ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＢＦｉｓｌｉｍｉｔｅｄｂｙｔｈｅｈｉｇｈｃｏｓｔｏｆｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒ／ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｏｖｅｒｔｈｅｙｅａｒｓ，ａｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｍｉｃｒｏｗａｖｅＩＣｓａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒｃｏｎｔｉｎｕｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅ，ＤＢＦ’Ｓｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅｆｏｒｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｒａｄａｒｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒａｐｉｄｌｙ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＢＦｉｓｎｏｔｌｉｍｉｔｅｄｉｎｏｎｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｒｓｕｂａｒｒａｙｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｄａｐｔｉｖｅｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＡＤＢＦ）ｓｙｓｔｅｍｆｏｒ２Ｄｐｌａｎａｒａｒｒａｙｗｉｌｌｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｅｍｐｈａｓｅｓｏｆｄｉｇｉｔａｌｒａｄａｒ．ＴｈｅＤＢＦａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｅｓｓｅｎｃｅｏｆｔｈｅＤＢＦｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＤＢＦａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒ２Ｄｐｌａｎａｒａｒｒａｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒ１Ｄａｒｒａｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅａｕｔｈｏｒ’Ｓｍａｉｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｅ①Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｔｒｏｌｂｏｔｈａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｏｆｅａｃｈａｒｒａｙｅｌｅｍｅｎｔ：ｄｉａｇｏｎａｌｌｏａｄｉｎｇＱＲＤ－ＳＭＩａｌｇｏｒｉｔｈｍ．②ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｗｏＰｈａｓｅ—ＯｎｌｙＤＢＦａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ：ｓｍａｌｌｐｈａｓｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｍａｘｉｍｕｍｇａｉｎｏｆｔｈｅｅｘｐｅｃｔｅｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．③Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｂｅａｍｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｐｌａｎａｒａｒｒａｙ：２Ｄ．ＦＦＴｍｕｌｔｉｐｌｅｂｅａｍｓ．ＡｎｄｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＦＦＴｗｉｔｈＣＰＬＤ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｎａｒａｒｒａｙ，ｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＤＢＦ），Ｐｈａｓｅ—Ｏｎｌｙ，ｍｕｌｔｉｐｌｅｂｅａｍｓⅡ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

雷达天线阵列中的波束形成技术研究摘要：讨论卫星跟踪和数据传输系统中的多波束形成算法;自适应模型和相位调整，分析如何控制波束和实现波束形成。

关键词:TDRSS;多波束形成相控阵雷达具有多功能模式,多目标跟踪和多功能模式。

这些发展优势和战术特点与多波束能力可行性有关。

相控阵天线可以发送和接收多个波束，波束的大小如何,的方向可以迅速变化,并且波束形状可以根据不同的操作方式灵活变化,这是一个重要相控阵天线优点。

一、相控阵雷达与多波束形成根据相控阵雷达它不仅可以发送接收波束,还可以以各种形式变化,这改变了它的工作方式。

基本上,相位阵列雷达的性能在很大程度上取决于其能力和多波束成形方法。

目前有多种方法可用于相控阵天线的多个波束，根据雷达和现有技术设施的要求,可以选择多波束产生方法,随着数字技术和集成电路技术的发展,数字多波束形成技术已应用于相控阵雷达。

该技术提供了一种使用电子转换和数字波束的形成,接收和传输电子射线的方法,从而为雷达系统的进一步发展提供了技术基础。

二、多波束形成算法在多址卫星数据传输系统中,服务对象通常分布在低地球轨道上。

如果用户的恒星轨道位于地面以下3000公里处,则中继星波束可以覆盖地球周围26°用户星宽度。

当用户星以10公里/秒的最高速度移动时,通过3.5°宽合成波形所需的最短时间为205秒。

因此,波束角速度似乎是最低的,新的是合成波束3.5°宽度水平为05%,为10.5秒步进间隔。

一旦计算机将相位矩阵的用户星为10.5 s创建相位加权系数,具体取决于位置。

根据目标的启动和跟踪过程,多波束有三种操作模式:主波束、扫描及自跟踪方式。

如优先验目标的当前位置的信息,目标在空中的轨道方程计算,可以作为一个主波束控制。

计算机可以根据其高度和方向实时计算出加权系数矢量,并将其发送到多波束处理器完成波束加权。

用户星相对中继星来说缓慢移动角度,随着移动用户星,权系数矢量计算机计算,并实时跟踪每个点的主波束。

阵列波束形成算法及其硬件实现方法研究
随着无线通信技术的快速发展，阵列波束形成成为了无线通信领域中的研究热点之一。

阵列波束形成技术可以通过控制阵列中的天线元件，实现对发射或接收信号的增强，从而提高通信系统的性能。

本文将探讨阵列波束形成算法及其硬件实现方法的研究。

阵列波束形成算法主要分为传统算法和自适应算法两种。

传统算法包括波束形成向量加权法、最大信干噪比法和最小均方误差法等。

波束形成向量加权法通过对每个天线的信号进行加权处理，使得目标信号得到增强，而干扰信号得到抑制。

最大信干噪比法则通过调整阵列权向量的参数，使得目标信号的信干噪比最大化。

最小均方误差法则通过计算目标信号与期望信号之间的均方误差，从而实现波束形成。

自适应算法是相对于传统算法而言的一种新型算法，其主要思想是根据信号的统计特性进行自适应调整，以达到最佳波束形成效果。

自适应算法包括最小均方误差算法、逆协方差矩阵算法和LMS算法等。

阵列波束形成的硬件实现方法主要包括模拟实现和数字实现两种。

模拟实现是基于模拟电路的方式，通过模拟电路的设计和布局，实现对天线信号的加权和处理。

数字实现则是基于数字信号处理器（DSP）或者通用可编程逻辑器件（FPGA）等硬件平台，
通过数学算法和数字信号处理技术，实现对天线信号的加权和处理。

数字实现相比于模拟实现具有更高的可靠性和灵活性，可以快速调整算法参数，适应不同的通信环境和要求。

总之，阵列波束形成算法及其硬件实现方法的研究对于提高无线通信系统的性能具有重要意义。

随着无线通信技术的不断发展，阵列波束形成技术将会得到更加广泛的应用，为人们的通信生活带来更好的体验。

数字波束形成解模糊技术的研究与实现的开题报告
一、研究背景及意义
数字波束形成技术广泛应用于雷达、无线通信等领域，能够实现方向性较强的信号接收和传输，并且可以消除多径效应，提高信号的可靠性。

数字波束形成可以达到避免高速运动平台中的信号畸变和降噪的作用，应用效果非常显著。

数字波束形成解模糊技术是数字波束形成技术的核心部分之一，对于提高雷达及通信系统的性能和应用范围具有重要意义。

二、研究内容及目标
本论文将针对数字波束形成解模糊技术进行深入研究，主要内容包括：
1. 数字波束形成技术的基础理论及相关算法
2. 数字波束形成解模糊的原理及方法
3. 解模糊的性能参数分析和优化研究
本文的研究目标主要是：
1. 实现数字波束形成解模糊技术的相关算法
2. 验证解模糊技术在信号接收和传输中的实际效果
3. 分析解模糊技术的性能，进一步优化相关指标。

三、研究方法及流程
本研究主要采用实验与理论相结合的方法，包括以下步骤：
1. 深入研究数字波束形成解模糊技术的原理、方法及相关算法。

2. 设计实验平台，采集实际信号，利用MATLAB等数学软件进行数据处理，测试解模糊的性能指标。

3. 利用实验结果不断优化解模糊技术，并对其性能进行分析。

四、预期结果及意义
本研究的预期结果为：
1.实现数字波束形成解模糊技术，并进行实验验证。

2.分析解模糊技术的性能指标，包括抗噪性能、解析精度等。

3.对数字波束形成解模糊技术的应用和发展趋势进行归纳总结。

该研究对于提高雷达、无线通信等领域系统的性能，进一步扩大应用范围，促进技术进步，具有重要意义。

声学信号处理中的波束形成技术研究在现代通信、音频、雷达等领域中，声学信号处理作为一种高精度的信号处理技术，被广泛应用。

其中，声学波束形成技术是一种基础技术，可以有效提高系统性能和信号质量，受到了科研工作者的广泛关注。

一、声学波束形成技术简介声学波束形成技术是一种利用阵列微型化声学传感器获取多路声音信号，在数字信号处理器的控制下对声源进行定向和信号增强的技术。

简单来说，就是通过多个麦克风或扬声器等传感器构成一组阵列，由数字信号处理器对信号进行处理和控制，实现对声源信号的定向、研究和增强。

二、波束形成技术的研究现状波束形成技术一直是声学信号处理领域的前沿课题，相关研究也日益深入。

在实际应用中，波束形成技术不仅可以提高声音的清晰度，还能够实现人声定位、声学测距、环境监测、目标识别等多种应用。

在此基础上，国内外科研人员通过不断的研究和实验，致力于提高波束形成技术的带宽、辐射方向性、抗干扰性等性能，并推进其在实际系统中的应用。

三、波束形成技术的研究方向目前，国内外波束形成技术的研究主要集中在以下几个方向：1.阵列传感器的设计和优化为了提高波束形成技术的性能和可靠性，科研工作者在阵列传感器的设计和优化方面加强了研究。

针对不同的应用场景，他们提出了多个方案，如均匀圆阵列、非均匀阵列、自适应阵列等，为波束形成技术的优化奠定了基础。

2.波束形成算法的研究和改进波束形成技术的研究中，算法的设计和改进是十分重要的一环。

目前，常用的算法包括泰勒算法、MUSIC算法、阵列方位扫描法等。

在实际应用中，科研工作者还结合学习算法、深度学习等技术，尝试将其引入到波束形成算法中，从而提高波束形成技术的实用性和效率。

3.波束形成应用的探索与创新波束形成技术在实际应用中具有广泛的应用前景。

目前，科研工作者们致力于探寻新的应用领域，如无人机声呐探测、人脸识别、远程语音识别和智能语音交互等。

同时，也在尝试通过跨学科的方法，结合其他相关技术，开创波束形成技术新的应用领域。

阵列雷达数字波束形成技术仿真与研究【摘要】本文首先介绍了数字波束形成的基本原理，随后对普通波束形成及基于LCMV准则和MVDR准则的单多波束自适应形成技术分别进行了原理介绍和仿真分析。

仿真结果表明，基于自适应技术的数字波束形成能有效提取有用信号，并在干扰方向上形成零陷，有效的抑制噪声和干扰，大大提高了阵列雷达的天线性能。

【关键词】阵列雷达；波束形成；自适应1.引言波束形成（Beam Forming，BF）[1]是指将一定几何形状排列的多元阵列各阵元的输出经过加权、时延、求和等处理，形成具有空间指向性波束的方法。

BF技术的广泛应用赋予了雷达、通信系统诸如多波束形成、快速、灵活调整方向图综合等许多优点。

阵列天线的波束形成可以采用模拟方式，也可以采用数字方式，采用数字方式在基带实现滤波的技术称为数字波束形成（Digital Beaming Forming，DBF），它是天线波束形成原理与数字信号处理技术结合的产物，是对传统滤波技术的空域拓展，在通信领域中也称为智能天线技术。

2.普通波束形成2.1 普通波束形成的基本原理要研究数字波束形成技术，首先要建立阵列信号的表示形式。

假设接收天线为N元均匀线阵，阵元间的间隔为d，各阵元的加权矢量为W=[w1，w2，…，wN]，假设信号为窄带信号S（t），信号波长为，来波方向为，经过加权控制的阵列天线示意图如图1所示[2]。

图1 阵列天线波束形成示意图若以阵元1为参考点，则各阵元接收信号可以写成：（1）（2）将上式写成矢量形式，得：（3）称为为方向矢量或导向矢量。

在窄带条件下，它只依赖于阵列的几何结构和波的传播方向，因此，均匀线阵的导向矢量可表示为：（4）根据波束形成的基本思想，将各阵元的输出进行加权求和，在一时间内将天线阵列波束“导向”到一个方向上，能得到对期望信号最大输出功率位置上的波达方向估计。

由图1得：（5）记为阵列方向图，当w对某个方向同相相加时，的模值最大。

．堕垒堡三堡奎耋堡圭兰堡丝塞由以上可知，当波束指向为阵列平面的法线方向时，方向图如图２．６所示：图２．６８元均匀圆天线阵列方向图本系统最终要嵌入母系统并实现功能，而母系统由于采用比幅一比相体制进行测向，所以阵元排列是以长、短基线为基础的复合阵元排列方式，即，阵元１、５、２；与阵元３、５、４分别构成垂直分布的长、短基线排列，具体如下图２．７所示：Ｉ／，套／④／厂、小ｆ＼。

／＼ｉ／＼‘／巡一／０／图２．７阵元平面排列根据前文所述的阵列流型将具体阵元排列的平面坐标带入（２．３）式即为哈尔滨工程大学硕士学位论文本系统的方向图函数。

阵元平面坐标如表２．１所示：表２．１阵元位置表、、避垂编号ｌ２坐标＼３４５６７８横坐标．１．０．１．０－５．０５．Ｏ－１．Ｏ５．１２．８４．３纵坐标５．Ｏ－５．０１．０１．Ｏ１．Ｏ・５．Ｉ４．２．３．Ｏ（单位：ｃｒａ）按照上述阵元排列以及阵列流型形成的方向图函数如图２．８所示：图２．８本系统天线阵列方向图２．１．２数字波束形成的特点“波束形成（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）”这个术语来源于早期的相控阵雷达，被设计用于形成锐方向性波束，以便在接收某一特定方向发出的信号的同时，衰减其它方向到来的信号。

“形成波束”听起来是讲发射能量，但实际上“波束形成”既可用于接收能量也可用于发射能量。

波束形成器：（８ｅａｍｆｏｒｍｅｒ）是与传感器阵列相连、可提供多种形式空域滤波的信号处理器。

传感器阵列收集空问电波信号的采样值，由波束形成器来式所示：，．＝ｒｏ＋口妒（３－９）式中，％是起始半径，口是螺旋增长率，≯是角度（弧度）。

但是不可能像非变频天线要求的那样按式（３．９）使其结构缩比到无限小。

因此，对高端频率有所限制。

但是，若用一根平衡馈线从平面螺旋中心馈电，那么馈电点附近，由大小相等方向相反的电流产生的辐射场在远区互相抵消，在螺旋的周长接近一个波长时有最大辐射。

并且，周长为五的圆环上的行波电流将辐射圆极化波，因此，在周长为一个波长附近的区域，形成平面螺旋的主要辐射区。

阵列信号处理技术在雷达系统中的应用研究雷达系统作为一种重要的探测和监测工具，广泛应用于军事、民用航空以及气象等领域。

而阵列信号处理技术作为雷达系统中的关键技术之一，对于提高雷达系统的性能和功能起着至关重要的作用。

本文将探讨阵列信号处理技术在雷达系统中的应用研究，并对其优势和挑战进行分析。

一、阵列信号处理技术的基本原理阵列信号处理技术是基于阵列天线的工作原理和信号处理算法相结合的一种技术。

阵列天线由多个天线单元组成，通过对天线单元的控制和信号处理算法的优化，可以实现对信号的波束形成、干扰抑制和目标定位等功能。

在雷达系统中，阵列信号处理技术通过对接收到的多个天线单元的信号进行加权和相位控制，实现对目标信号的增强和干扰信号的抑制。

通过对不同天线单元接收到的信号进行相位调控，可以实现波束的形成，从而实现对目标信号的定位和跟踪。

同时，通过对不同天线单元接收到的信号进行加权处理，可以实现对干扰信号的抑制，提高雷达系统的抗干扰能力。

二、阵列信号处理技术在雷达系统中的应用1. 目标定位和跟踪阵列信号处理技术在雷达系统中的一个重要应用是目标定位和跟踪。

通过对接收到的信号进行相位调控，可以实现波束的形成，从而实现对目标信号的定位和跟踪。

相比传统的单天线系统，阵列信号处理技术可以提供更高的定位精度和跟踪灵敏度，使得雷达系统能够更准确地获取目标信息。

2. 干扰抑制雷达系统在实际应用中常常会受到各种干扰信号的影响，如多径效应、杂波干扰等。

阵列信号处理技术通过对不同天线单元接收到的信号进行加权处理，可以实现对干扰信号的抑制，提高雷达系统的抗干扰能力。

同时，通过优化信号处理算法，可以进一步提高干扰抑制的效果。

3. 多目标探测传统的雷达系统在探测多个目标时，常常需要进行时间分复用或频率分复用等技术，从而导致雷达系统的复杂度增加。

而阵列信号处理技术可以通过对接收到的多个天线单元的信号进行加权和相位调控，实现对多个目标的同时探测和定位，从而简化了雷达系统的设计和实现。