一种宽带数字接收阵列的副瓣抑制方法

技术领域

本发明属于有源相控阵面系统技术，具体为一种宽带数字接收阵列的副瓣抑制方法。

背景技术

雷达电子对抗环境中，针对噪声干扰或者假目标干扰的单个干扰因素进行对抗的技术已经相对成熟，但噪声干扰往往和密集假目标复合存在，近年来噪声加密集假目标复合干扰应用手段得到发展，达到对雷达同时压制与欺骗的目的。有源干扰主要是从副瓣进入雷达天线，由于干扰信号足够强大，将成为副瓣杂波虚警，严重影响了雷达、ESM等电子设备的作战性能。为消除这种干扰，雷达普遍采用副瓣匿影(SLB)技术。该技术主要利用主、辅天线增益的不同，对主辅通道信号的幅度进行比值，通过匿影门限的判决，从而抑制假目标干扰。类似的，对于相控阵体制的电子侦察接收阵面，由于其具有波束形成灵活、空间自由度高、相位精度高等优势，亦在匿影波束形成方面具有很高的可选择性。目前国内对于窄带相控阵雷达副瓣匿影的相关算法研究较多，而对于相控阵电子侦察匿影辅助信号获取技术方面的研究不足，尤其是宽带相控阵体制接收阵面对于副瓣匿影技术的应用尚不成熟。

发明内容

本发明提出了一种宽带数字接收阵列的副瓣抑制方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种宽带数字接收阵列的副瓣抑制方法，通过增加增益介于主瓣、副瓣之间的辅助天线完成主瓣与副瓣的筛选，筛选方法具体为：比较主辅天线接收信号的大小，当辅助天线接收的信号幅度比主天线大，则接收信号为副瓣接收的信号。

优选地，辅助天线的具体设置方式为：

在单象限接收阵面中，设置包括6个副瓣匿影辅助天线的天线组；

其中，4个副瓣匿影辅助天线指向固定，2个辅助天线指向可调，覆盖相邻阵面工作区域内的工作副瓣。

优选地，辅助天线采用喇叭形天线。

优选地，对每个辅助天线的方向图增益分布进行优化平衡设计，使得6个辅助天线构成的整体副瓣抑制天线方向图满足在单象限空域内各个指向角方向及俯仰范围内大于接收阵面的副瓣增益同时小于对应位置处主瓣增益8dB以上，终实现关于相控接收阵面的全空域覆盖与指向角匹配。

优选地，辅助天线接收的信号幅度的确定方法为：

辅助天线接收的信号经限幅器、第一低噪声放大器、数控衰减器、第二低噪声放大器、变频组件以及ADC模块进入DBF处理板，DBF处理板实现副瓣抑制天线辅助通道的波束信号形成，并根据波束信号确定幅度。

优选地，主瓣、副瓣接收通道的数字同步方法为：

通过内部信号耦合的方式分别对辅助天线和相控接收阵面同步输入7个不同频率的校准信号，记录相控阵面和辅助天线DBF板中对应的标准信号的初始接收相位，用这些初始相位差及对应的信号载频计算两个通道的相对时间差，并拟合出两通道的时间差随接收信号频率变化的函数公式，根据函数公式查找每个接收脉冲信号对应的延时，实现相控接收阵面和辅助天线组同步进行数据处理。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明在合理的造价成本内，可以实现对包含X波段、Ku波段等宽带相控接收阵面覆盖全空域范围的副瓣抑制，同时通过改变副瓣抑制天线组中各个喇叭天线自身的方向图分别，可以对相控阵本身增益随主瓣指向角的衰减的程度进行匹配，提高相控接收阵面的测角精度等性能。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为副瓣匿影工作原理图。

图2为副瓣抑制天线配置图。

图3为五个典型频点处副瓣抑制天线抑制效果图。

图4为副瓣抑制硬件实现框图。

图5为副瓣抑制数字同步原理框图。

具体实施方式

一种宽带数字接收阵列的副瓣抑制方法，通过增加增益介于主瓣、副瓣之间的副瓣匿影辅助天线完成两者的筛选，工作原理如图1所示；

具体为，比较主辅天线接收信号的大小，当辅助天线接收的信号幅度比主天线大，则接收信号为副瓣接收的信号。辅助天线的增益比接收相控阵主天线主瓣小8dB以上，而比其副瓣电平略高，当天线主瓣没有信号进入，而只有副瓣进入时，比较主辅天线接收信号的大小，因辅助天线增益比主天线副瓣电平高，所以辅助天线接收的信号幅度比主天线大，该信号即为副瓣接收的信号。

进一步的实施例中，本发明在单象限接收阵面中，设置包括6个辅助天线的天线组进行方位面与俯仰面内的副瓣匿影工作。副瓣抑制辅助天线组布置于相控阵面，通过6路副瓣匿影天线实现，以3×2形式，方位3种副瓣抑制天线，俯仰2种副瓣抑制天线，其配置图如图2所示。为了满足实际条件下不同的阵面安装环境，每个辅助天线采用宽角、宽带、高增益的喇叭形天线，每个喇叭天线的指向角均不相同，其中4个辅助天线指向固定，2个辅助天线指向可调，覆盖相邻阵面工作区域内的工作副瓣。

考虑到相控接收阵面主瓣增益在低副瓣设计过程中存在阵面增益随指向角偏离法向方向而下降(不小于5dB)的现象，为了匹配了这种不均匀性，本发明的辅助天线布置能够通过对每个喇叭型辅助天线的方向图增益分布进行优化平衡设计，使得6个天线构成的整体副瓣抑制天线方向图能够满足在单象限空域内各个指向角方向及俯仰范围内大于接收阵面的副瓣增益同时小于对应位置处主瓣增益8dB以上，最终实现关于相控接收阵面的全空域覆盖与指向角匹配。在低、中、高三个典型频点下副瓣抑制天线方位面与俯仰面内的合成增益方向图与相控接收阵面方向图对比及三维立体近场测试的副瓣抑制效果如图3所示。

进一步的实施例中，6个辅助天线接收的信号经限幅器、第一低噪声放大器、数控衰减器、第二低噪声放大器、变频组件以及ADC模块进入DBF处理板，所述DBF处理板用于实现6路副瓣抑制天线辅助通道的波束形成，如图4所示。

由于相控接收阵面与副瓣抑制天线的信号处理分别由两套相互独立的硬件通道完成，在副瓣抑制过程中，两个部分的信号处理时间不同(相控接收阵面处理时间相对更长)会产生同一个脉冲接收信号的主瓣数据与副瓣数据错位，甚至将不同两个脉冲的主、副瓣信息进行对比，造成副瓣抑制失效。为此，本发明设计了主瓣副瓣接收通道的数字同步功能。具体实现方法为，在副瓣抑制天线组安装完成后，通过内部信号耦合的方式分别对其和相控接收阵面同步输入7个不同频率的校准信号。记录相控阵面和副瓣抑制两套DBF板中对应的标准信号的初始接收相位。利用这些初始相位差及对应的信号载频计算两个通道的相对时间差，并拟合出两通道的时间差随接收信号频率变化的函数公式，形成校表烧入波控板中。根据拟合公式查找每个接收脉冲信号对应的延时，保证相控接收阵面和副瓣抑制天线组同步进行数据处理，实现正确的压副瓣效果。副瓣抑制同步设计的工作原理框图如图5所示。