共形相控阵雷达杂波仿真

张新苗

【摘 要】天线阵面与平台共形可有效利用平台的空间，口径达到最大，由于天线方向性系数的改变，地面杂波的分布与常规平面阵不同。本文对圆柱共形阵的地面杂波进行了仿真，给出了机载运动平台和气球载准静止平台地面杂波的分布，并对系统滤波器设计提出了建议。

【关键词】共形阵;方向图;杂波;改善因子

中图分类号： TN958.2文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）16-0051-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.023

Analysis of Clutter of conformal Phased Array Radar

ZHANG Xin-miao

（The 38th research institute of China electronic technology corporation，Hefei Anhui 230000，China）

【Abstract】Conformal antenna array and platform can effectively use the platform aperture.It is easy to achieve the maximum array aperture.Due to the change of antenna directivity coefficient，the ground clutter distribution is different from that of plane array.The ground clutter distribution of a conformal cylindrical array of airborne moving platform and balloon-borne quasi-stationary platform is simulated in this paper.Some suggestions on the design of system filter are put forward.

【Key words】Conformal array;Directivity figure;Clutter;Improvement factor

0 引言

升空平台对载荷安装空间、重量和功耗等限制苛刻。在升空平台上使用传统的平面阵面，口径难以增大，雷达载荷的威力也受到极大的限制。共形天线阵列可以较好地解决这一矛盾，文献[1]提出将天线阵与平台结构进行一体化设计，可以有效增大天线有效孔径，提高天线的增益，增大雷达载荷的探测威力，从而较早地发现低空飞行的目标。文献[2]提出由于雷达载荷探测低空目标时，波束一般指向地面，较强的地杂波会影响目标的检测，因此在进行雷达设计时需要充分考虑地杂波的影响。

本文针对圆柱面共形天线阵的情况，分析了共形天线阵的方向性系数图，分别对静止平台和运动平台条件下的杂波进行了仿真，并通过仿真给出了目标检测的改善因子需求。

1 共形天线阵

对于圆柱形共形天线阵，文献[3]给出了远场电场强度可以用下式表示：

其中， 为天线单元相对于坐标系原点的相位， 为扫描到角 时移相器提供的移相量，可以用下式求出：

其中， 为天线单元的空间位置。

2 杂波仿真

当雷达波束的仰角较小或指向下方时，从雷达副瓣进入接收机的杂波强度较大，会影响小目标的检测，由雷达方程可以推导出地杂波的回波功率大小可以由下式给出：

其中， 为杂波等效散射截面积[3]，？滓 为后向散射系数，？准为雷达波束擦地角，？兹 為雷达波束方位向宽度;Pt为发射功率，GtGr为发射增益和接收增益乘积，？姿为工作波长，R为杂波距离，L为雷达系统损耗。

杂噪比可以用下式求出：

其中，k0为波尔兹曼常数，TS为系统噪声温度，Fn为噪声系数，B为噪声带宽。

上图横轴表示多普勒，纵轴表示雷达距离门，由于仿真时设置的脉冲重复频率较高，最大不模糊距离较小，图中给出的结果为距离多次折叠之后的结果，从图中可以看出，主瓣杂波有一个固定的负值多普勒，说明主瓣方向指向正侧视偏向后方，从主瓣进入接收机的杂波比副瓣杂波强得多，因此在雷达设计时需要考虑主杂波的影响，尽量减小主杂波的宽度，以提高雷达的最小可检测速度，另外可以在信号处理过程中通过设置滤波器凹口位置的方式抑制主瓣地杂波，提高信杂比。下图横轴表示方位角，纵轴表示距离门，可以明显看出雷达杂波强度与天线方向性系数之间的关系，因此通过接收加权的方式降低雷达天线的副瓣，可以有效地抑制副瓣杂波，提高信杂比。

3 结论

本文针对圆柱共形阵的情况对共形相控阵雷达在不同平台下的杂波谱进行了仿真分析。从结果中可以看出，主瓣杂波比副瓣杂波强得多，因此需要检测低速目标时需要尽量减小主杂波的宽度;当不需要检测低速运动目标时，可以通过设置滤波器的凹口位置抑制主杂波的影响。副瓣杂波取决于天线的副瓣高度，因此通过加权的方法降低副瓣，可以有效抑制副瓣杂波。

本文仿真是针对共形天线阵开展的，仿真结果可以给共形相控阵雷达的设计提供理论依据。

【参考文献】

[1]何庆强.安装在曲面平台上的共形阵快速计算方法研究[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2011，29（2），180-183.

[2]罗毅，刘国岁.机载预警雷达杂波模型[J].电子学报，2000，28（9），117-119.

[3]杨正，曹志耀，方胜良.机载脉冲多普勒预警雷达海地杂波功率计算[J].现代雷达，2007，29（3），12-13.

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