朱鵬 潘浩 夏際金

摘 要：寬帶數(shù)字波束合成時(shí)，由于孔徑渡越問(wèn)題，需要考慮各通道時(shí)延分量對(duì)波束合成的影響。時(shí)延測(cè)量是時(shí)延校正的關(guān)鍵。本文給出了一種求時(shí)延的線性擬合方法，通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)的擬合找到一次函數(shù)的系數(shù)，即可求得時(shí)延值。仿真結(jié)果表明，通過(guò)擬合求各通道時(shí)延值精度高，方法簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：寬帶;時(shí)延;擬合;一次函數(shù)

1 引言

數(shù)字陣列雷達(dá)具有敏捷快速的波束合成掃描和捷變能力，它的性能好壞取決于各收發(fā)通道的一致性和平穩(wěn)性[1]。對(duì)于有源網(wǎng)絡(luò)，每次的通斷電都會(huì)影響收發(fā)通道的幅度相位。對(duì)于寬帶信號(hào)，由于相控陣?yán)走_(dá)的孔徑渡越問(wèn)題，還要考慮通道時(shí)延帶來(lái)的影響。寬帶信號(hào)經(jīng)過(guò)通道時(shí)延在進(jìn)行DBF合成時(shí)，不同頻率在進(jìn)行波束合成時(shí)會(huì)導(dǎo)致波束指向不一致。只有通過(guò)時(shí)延補(bǔ)償?shù)姆椒ú拍軐?shí)現(xiàn)大帶寬信號(hào)的波束合成[2]。

本文提出一種擬合方法求時(shí)延。線性調(diào)頻信號(hào)通過(guò)不同通道時(shí)，由于時(shí)延的影響，會(huì)產(chǎn)生相位差，并且相位差是傳輸時(shí)間的一次函數(shù)，一次函數(shù)的系數(shù)跟時(shí)延量有固定關(guān)系。通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)的擬合找到一次函數(shù)的系數(shù)，即可求得時(shí)延值。該方法算法簡(jiǎn)單，易于DSP等硬件實(shí)現(xiàn)。

2 擬合求時(shí)延方法

有源器件在每次通斷電都會(huì)產(chǎn)生不同時(shí)延，以接收通道為例，校正分機(jī)發(fā)射的信號(hào)經(jīng)下變頻和通道采樣量化可簡(jiǎn)化為：

其中fs是采樣率，xn第n個(gè)采樣點(diǎn)，td是該通道的時(shí)延值。由于信號(hào)相位是關(guān)于時(shí)間t的二次函數(shù)，選擇第一通道作為參考通道，第i個(gè)通道相對(duì)于第1通道的相位差如公式（2）所示：

其中是兩個(gè)通道的初始相位差，與時(shí)間無(wú)關(guān)， 令則：

為直線斜率，求出，就可以得出各通道的補(bǔ)償時(shí)延。采用最小二乘法對(duì)直線擬合，求出斜率。

由公式（2）可知隨著采樣時(shí)間增大而增大，但是，所以。當(dāng)差值超過(guò)時(shí)，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)如圖1所示現(xiàn)象，需要進(jìn)行消除“折疊”，隨著相位差的增大，會(huì)落在區(qū)間，或者落在區(qū)間。所以要在原來(lái)的區(qū)間內(nèi)，加上的整數(shù)倍，進(jìn)行修正。當(dāng)時(shí)延修正之后，消除折疊的斜率就會(huì)如圖2所示，按照公式2就可求出正確的斜率。

3 仿真結(jié)果及分析

Matlab產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)，通道數(shù)CHN=8，帶寬B=200M，中心頻率F=390M，脈寬Te=5us，采樣率Fs=260M，且8個(gè)通道信噪比在65db附近隨機(jī)產(chǎn)生。選取陣面間隔d=0.36m，波束指向角θ=20度。則第i通道相對(duì)第1通道理論時(shí)延：。

為了比對(duì)擬合精度，分別選取64，256個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擬合。如圖3，64個(gè)采樣點(diǎn)相對(duì)理論時(shí)延值有較大波動(dòng)，而256采樣點(diǎn)擬合的精度高，256個(gè)采樣點(diǎn)擬合滿(mǎn)足工程實(shí)踐精度需要。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于采樣點(diǎn)擬合求時(shí)延值的測(cè)量方法，在擬合過(guò)程中要考慮到相位差的周期性，需要進(jìn)行修正處理。仿真結(jié)果表明擬合點(diǎn)數(shù)越多，計(jì)算時(shí)延精度越高。該算法擬合精度高，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但不足之處是當(dāng)信號(hào)信噪比低或者信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器非線性放大導(dǎo)致失真時(shí)，時(shí)延值的測(cè)量精度就會(huì)降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]張林讓?zhuān)ｅP，張玉洪.通道響應(yīng)失配對(duì)DBF天線旁瓣電平的影響[J].電子科學(xué)學(xué)刊，1995，17（03）：268-275.

[2]張光義.相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1994：36-71.