隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)于預(yù)警機(jī)的要求越來(lái)越高,常規(guī)預(yù)警機(jī)的高成本、需要搭載工作人員等問題也漸漸凸顯出來(lái)。近年來(lái)由于無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展,無(wú)人機(jī)以其造價(jià)便宜、隱蔽性強(qiáng)、無(wú)機(jī)內(nèi)人員等優(yōu)勢(shì)成為新一代預(yù)警機(jī)平臺(tái)的熱門選擇。然而高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)往往更多考慮一定載荷下的飛行性能,而忽略載荷為具有大型天線的遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)的情況,使得在無(wú)人機(jī)上安裝常規(guī)大型相控陣?yán)走_(dá)面臨諸多困難,因此需要討論新的天線設(shè)計(jì)方案并對(duì)該方案在雜波及干擾背景下進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估。一種比較容易想到的方案是采用安裝在機(jī)翼下表面的水平陣面可以獲得更大的天線面積。另一方面,考慮到機(jī)載預(yù)警雷達(dá)下視工作時(shí)會(huì)受到地雜波和干擾影響,嚴(yán)重影響其對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)性能,因此需要對(duì)雜波和干擾抑制方法進(jìn)行研究。已有的雜波抑制、干擾抑制、參數(shù)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估等方面的研究主要針對(duì)的是垂直或接近垂直于地面的豎直平面陣天線,而充分利用無(wú)人機(jī)機(jī)翼面積的水平平面陣天線研究甚少,因此需要開展針對(duì)水平平面陣的研究。本文主要針對(duì)水平平面陣機(jī)載預(yù)警雷達(dá)雜波干擾抑制及性能評(píng)估進(jìn)行研究。建立了三維任意陣列的雜波模型,開展雜波特性和空時(shí)自適應(yīng)處理(STAP)雜波抑制方法研究,給出了一種適用于水平陣面的子陣合成方式。針對(duì)異步短脈沖干擾,提出了一種陷波濾波干擾抑制方法。針對(duì)重頻選擇運(yùn)算量大的問題,給出了一種快速重頻選擇方法。改進(jìn)了波位設(shè)計(jì)方法使之適用于水平陣面情況。改進(jìn)了雷達(dá)探測(cè)距離計(jì)算方法,減小了由于氣象衰減造成的誤差。主要工作內(nèi)容概括如下:1.水平平面陣雜波特性及雜波抑制方法研究。水平陣面的雜波特性與傳統(tǒng)垂直陣面有很大區(qū)別。本文首先建立了三維任意陣列的雜波模型,并推導(dǎo)了陣面水平擺放這一特例情況下雜波在不同域中的分布特性;對(duì)比前視陣依據(jù)該雜波模型對(duì)一些常用的降維STAP算法的有效性進(jìn)行了研究,給出了一種水平陣面下的子陣合成方式。2.機(jī)載預(yù)警雷達(dá)抗干擾方法研究。本文在深入分析了窄帶連續(xù)波干擾及異步短脈沖干擾這兩種無(wú)意干擾產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上建立了對(duì)應(yīng)的干擾信號(hào)模型。針對(duì)窄帶連續(xù)波干擾,本文分析了兩種抑制方法各自的特點(diǎn)及適用范圍,仿真驗(yàn)證了這兩種方法的有效性;針對(duì)異步短脈沖干擾,本文提出了一種陷波濾波干擾抑制方法,該方法處理速度快、計(jì)算量小,并通過仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了所提干擾抑制方法的有效性。3.機(jī)載預(yù)警雷達(dá)參數(shù)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估方法研究。雷達(dá)的探測(cè)性能和工作參數(shù)密切相關(guān),因此在進(jìn)行性能評(píng)估前必須找到最優(yōu)的工作參數(shù)(包括波位排列、重頻等)。傳統(tǒng)的波位設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于水平陣面構(gòu)型或不規(guī)則陣面時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大誤差,本文在比較兩種陣面波束形狀和掃描方式的基礎(chǔ)上改進(jìn)了原有波位設(shè)計(jì)方法,使其可以應(yīng)用于水平陣面。傳統(tǒng)的最優(yōu)重頻選擇方法運(yùn)算量極大,影響性能評(píng)估效率;本文給出了一種快速重頻設(shè)計(jì)方法,極大地減少了重頻選擇所需時(shí)間。性能評(píng)估時(shí)大氣及氣象衰減對(duì)于雷達(dá)探測(cè)距離的計(jì)算有很大的影響,本文通過迭代減小了由于大氣及氣象衰減造成的探測(cè)距離計(jì)算誤差。最后總結(jié)了較為完善的性能評(píng)估流程及誤差計(jì)算方法。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN974;V243.2
【部分圖文】：

為選型提供依據(jù)。(a) 美國(guó)全球鷹無(wú)人機(jī) (b) 美國(guó)掠食者無(wú)人機(jī)圖1.1 無(wú)人機(jī)外形圖1.2 研究歷史與現(xiàn)狀預(yù)警機(jī)誕生于第二次世界大戰(zhàn)末。70 年來(lái)，預(yù)警機(jī)已歷經(jīng)考驗(yàn)，通過大大小小的戰(zhàn)爭(zhēng)證明了自身的價(jià)值。在軍事需求和技術(shù)發(fā)展的共同作用下，其定位、產(chǎn)品形態(tài)和技術(shù)形態(tài)均發(fā)生了重大和深刻的變化。預(yù)警機(jī)大致可劃分為三代。第一代預(yù)警機(jī)采用脈沖-多普勒雷達(dá)技術(shù)，使得雷達(dá)升空后仍可以探測(cè)強(qiáng)雜波背景下的低空目標(biāo)，其載機(jī)普遍為中小型飛機(jī)，無(wú)法搭載大型設(shè)備，因此探測(cè)距離不遠(yuǎn)。第二代預(yù)警機(jī)以俄羅斯海軍的 A-50 預(yù)警機(jī)和美國(guó)空軍的 E-2、E-3 系列為代表[5]，普遍使用大型飛機(jī)作為載機(jī)平臺(tái)以搭載更多的相關(guān)設(shè)備和工作人員[7]。此時(shí)預(yù)警機(jī)形態(tài)發(fā)生了很大改變，變得更加多元化。第二代預(yù)警機(jī)努力降低天線副瓣

對(duì)應(yīng)的多普勒頻率也為負(fù)。從圖中可以看出近程距離多普勒線發(fā)生明顯彎曲，這同樣表明了近程雜波的距離非平穩(wěn)性。圖2.8 距離多普勒線2.3 空時(shí)自適應(yīng)處理基本原理及方法2.3.1 全空時(shí)自適應(yīng)處理基本原理Brennan 等在 1970 年提出了空時(shí)自適應(yīng)處理(STAP)方法[15]，其主要原理是將空域自適應(yīng)波束形成技術(shù)推廣到空時(shí)二維域中，形成最優(yōu)空時(shí)自適應(yīng)處理。其主要原理如圖 2.9 所示。

(a) “背鰭”陣天線外觀結(jié)構(gòu)圖 (b) “背鰭”陣天線內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖4.3 “背鰭”陣天線結(jié)構(gòu)示意圖4、水平天線陣預(yù)警機(jī)未來(lái)的發(fā)展方向包括了小型化、集群化、持久化和無(wú)人化[12]，高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)這種新興的軍事裝備具有生產(chǎn)成本低、易形成規(guī)模、全天時(shí)工作以及無(wú)駕駛?cè)藛T等特點(diǎn)，可以很好地滿足預(yù)警機(jī)的發(fā)展要求。但是由于該類無(wú)人機(jī)本身結(jié)構(gòu)及載荷限制，很難安裝上述天線設(shè)備。圖 4.4(a)展示了某型號(hào)的高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)，根據(jù)該類無(wú)人機(jī)具有較大機(jī)翼的特點(diǎn)，可以在無(wú)人機(jī)的機(jī)翼下表面水平安裝相控陣天線，其天線安裝形式如圖 4.4(b)所示。波束以一定下視角斜下視掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)載機(jī)下方 360°方位掃描。載機(jī)軸向機(jī)翼相控陣天線(a) 某型號(hào)高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)外觀圖 (b) 水平陣天線結(jié)構(gòu)仰視圖圖4.4 水平天線陣結(jié)構(gòu)示意圖
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本文編號(hào)：2864313