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基于加权最小二乘的宽带波束形成算法

2011-06-14白春惠赵红训

无线电工程 2011年3期
关键词:信号设计

白春惠,赵红训

(1.中国人民解放军91404部队,河北秦皇岛066001;2.中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)

0 引言

经典的宽带波束形成器通过对阵列中各阵元输出信号进行时延、加权、求和来实现。宽带信号通过一个指定基阵时,会有高频能量的损失[1]。当宽带信号通过此波束形成器时,不同频率所形成的波束图形状不同。只有当目标正处于波束指向方向上时,具有相同的响应,波束输出的信号不会失真。但当目标在主波束宽度内的其他方向入射时,不同频率信号的波束输出就会出现失真,目标信号的带宽越大,失真就越严重。这种失真现象不但对信号处理中能量接收、信号波形分析和信号识别等有影响[2],而且对侦察机、通讯机和目标识别设备的性能发挥也有很大的影响,就需要设计恒定束宽波束形成器。时域恒定束宽宽带波束形成器设计的任务就是寻找一组不同频率下的加权系数,使得基阵的响应函数或波束图在一定的频率范围内基本保持不变。

1 模型建立

假设空间存在M个阵元在空间内按一定规则排列放置,选择空间某一点为参考点作为坐标原点,各阵元位置用三维坐标表示为:

假设入射到阵列的平面波点源信号入射角度θ=(ϑ,φ),ϑ和φ分别表示水平方位角和垂直俯仰角,则定义信号传播方向的单位向量为:

则原点和阵元m接收到的信号之间的时间延迟为:

信号s(t)经过传播时间延迟,在第m号阵元位置观察的信号波形为:

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