[发明专利]一种相控阵机载雷达空时二维数字差通道形成方法

说明书

本发明公开了一种针对相控阵机载雷达的空时二维数字差通道形成方法。本发明首先利用相控阵天线的数字通道参数构造空域导向矢量，再通过相参脉冲串的参数计算得到频域导向矢量，进而得到相控阵整个阵列的空时二维导向矢量，再利用这个空时二维导向矢量就可以形成特定指向的相邻空时二维波束，最后利用这四个空时相邻波束构造空时二维数字差通道，从而有效抑制跟踪和补偿后的主杂波，实现对低速运动目标的检测。本发明技术可用于相控阵机载雷达信号处理系统，实现简单，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及信号处理领域中的一种相控阵机载雷达空时二维数字差通道形成方法，适用于相控阵机载雷达的信号处理系统，也可用于机载预警雷达信号处理系统、天波超视距雷达信号处理系统、机载战场侦察雷达信号处理系统和机载火控雷达信号处理系统等。

背景技术

相控阵机载雷达是当前机载雷达发展的一个重要方向，主要原因是相控阵机载雷达不仅可以实现全方位数字扫描，同时还能发挥多波束的优势，形成同时数字多波束，实现雷达的多功能。

对于一般的相控阵机载雷达而言，对于副瓣区的杂波抑制采用超低副瓣天线是一个有效的方法，但是必须认识到天线副瓣的降低是以制造成本的提高，主瓣的展宽为代价的，但这对于主瓣杂波的抑制是不利的。所以在实际应用过程中，通常也会考虑采用空时二维自适应处理的方法来进行旁瓣杂波和主瓣杂波的抑制，然后再检测高速运动目标和慢速运动目标。但空时自适应二维处理通常对通道数、杂波的均匀性、学习的样本数有一定的要求，如果满足条件则性能比较好，否则性能会很差。

但对于主瓣区的杂波抑制，在空时自适应处理不满足条件的情况下，采用代价较低的信号处理方式是一种比较可行的方法。现有的相控阵机载雷达大都具有空域的和差通道，其中的差通道是通过物理手段形成的，通常将天线一分为二，分别形成子波束，然后二个子波束求和形成和通道，子波束相减则形成差通道。这样形成的差通道存在三个明显的缺点：一是差通道的波束宽度太宽。由于形成的空域差通道只利用了阵列孔径的一半，从而导致形成的差通道波束宽，进而使得主杂波区域过大，不利于慢速目标检测；二是差通道的零点区域下降不够陡。由于主杂波通过跟踪补偿后通常在零频处，所以零点区域的滤波器凹口下降的越快，则越利于慢速运动目标检测；三是差通道是空域一维的，不利于具有空时二维特性的主杂波抑制。所以，在不满足自适应条件的情况下，设计出一种高效的空时二维差通道可以极大地降低杂波的自由度，从而更有利于运动目标的检测。

发明内容

本发明的目的正是针对上述背景技术中的不足之处提出的。本发明通过数字波束形成技术来形成空时二维差通道，从而抑制跟踪及补偿后的主杂波，进而实现对慢速运动目标的检测。首先，利用相控阵天线的数字通道参数构造空域导向矢量，再通过相参脉冲串的参数计算得到频域导向矢量，进而得到相控阵整个阵列的空时二维导向矢量，再利用这个空时二维导向矢量就可以形成特定指向的相邻空时二维波束，然后利用这些波束构造空时二维差通道。由于空域导向矢量利用了空域的所有阵元，所以其空域方向图比天线左右平分形成的波束宽度要窄，这使得最终产生的差通道波束宽度更窄，零点附近滤波器特性更陡。频域的导向矢量则利用所有的相参脉冲串，所以也形成了较窄的频域滤波器，这样就可以得到四个空域和频域相邻的空时二维窄波束，再利用这四个空时二维波束就可以得到在零点处快速下降且很窄的空时二维差通道，从而能够有效抑制跟踪及补偿后的主杂波，进而实现对慢速运动目标的检测。本发明的优点在于可广泛用于相控阵雷达，且具有运算量小，便于实现和推广等特点。

为了实现上述的发明目的，本发明提供了一种相控阵机载雷达空时二维数字差通道形成方法，包括如下技术步骤：

(1)利用相控阵雷达固有的信号处理机形成数字空域导向矢量

其中，a_s(θ)为M×1维空域导向矢量，M为阵元数，u＝sinθ其取值范围为[-1，1]，θ为期望的波束指向。

(2)利用相控阵雷达固有的信号处理机形成数字频域导向矢量