基于频域处理的宽带发射波束零陷展宽算法∗

吴若增 徐锦程 兰 昊

（1.中国电子科技集团公司第三十八研究所 合肥 230088）（2.中国人民解放军32035部队 西安 710600）

1 引言

随着电子对抗技术广泛应用于实战场景，低截获设计成为雷达主要考虑因素之一［1］。为了对抗敌方干扰侦查设备，提高雷达生存概率，同时消除方向估计带来的误差，需要在敌方干扰侦查设备方向上形成宽零陷，使雷达在其方向上发射功率几乎为零［2～3］，避免被敌方侦查截获。

目前许多雷达采用宽带发射信号，因此本文采用频域处理方式［4～5］，将雷达工作带宽划分为多个频带，通过构建聚焦矩阵［6］，使不同频带数据聚焦到雷达中频上，接着在中频应用窄带发射波束零陷展宽算法，最后通过频域数据加权再经IDFT转换为时域数据，使雷达发射波束在置零方向上形成宽零陷。

2 信号建模

雷达宽带信号可以表示成一系列频率相邻的窄带信号之和。假设宽带信号s(t)是由J个窄带信号叠加而成［7］，即表示为

其中sfm()t是以 fm为中心频率的窄带信号。阵列输出可以表示为

假设阵元数为M的均匀线性阵列，有D（M≥D≥1）个发射信号s1(t),s2(t),…,sD(t)，方向分别为θ1,θ2,…,θD，则第m个阵元的发射信号表达式为

3 算法流程

将各个子频带聚焦到中心频率后，在中心频率应用窄带发射波束零陷展宽算法求出权向量，从而得到发射波束图。

采用Mailloux方法完成窄带发射波束零陷展宽［11～12］，假设期望方向 θ0，有 P 个置零方向θi,i=1,…,P，阵列数据矩阵表达式为

构造矩阵T对Rr进行拓展，即令

式中“◦”表示Hadamard乘法。Mailloux方法矩阵T为

式中L表示为虚拟置零点的数量，δ表示为虚拟置零点在sinθ域的间隔，假设零陷在sinθ的宽度为W ，则

综上，基于频域处理的宽带发射波束零陷展宽最佳权向量的表达式为

4 仿真分析

假设一个均匀线阵，阵元数为20，阵元间距为信号中心频率对应波长的一半。设定信号中心频率为 f0=1.3GHz，信号带宽B=100MHz，期望方向在0°，置零角度为-30°。FFT变换点数为200。

由图11可知，基于频域处理的宽带发射波束零陷展宽算法形成的宽带发射波束图零陷深度约-50dB，期望方向与置零方向在整个带宽范围内几乎无偏移，基本无频偏影响。

图1 宽带发射波束零陷展宽波束图（零陷宽度为4°）

零陷宽度为8°条件下，当存在30°和-30°两个置零点时，其宽带发射波束图如图2所示。

图2 宽带发射波束零陷展宽波束图（置零方向30°和-30°）

在多个置零点情况下加宽零陷宽度，零陷深度约为-55dB，期望方向与置零方向在整个带宽范围内几乎无偏移，体现出一定的算法稳定性。

5 结语

通过构建聚焦矩阵，将分解成不同频段的导向矢量矩阵聚焦到中心频率上，在中心频率应用窄带发射波束零陷展宽算法得到权向量，实现宽带发射波束零陷展宽。这种方法形成的零陷较深，期望方向与置零方向在整个带宽范围内几乎无偏移，体现出一定的算法稳定性，在复杂的电子对抗场景中具有一定的优势。