高波束锐化及使用分析.docx
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1、高波束锐化及使用分析并且计算负荷较低的成像模式一一多普勒波束锐化(DBS)被广泛 应用于火控雷达中。为了获得高波束锐化比。某型火控雷达是一部多 功能、全相参的脉冲多普勒雷达。关键词:脉冲多普勒雷达,多普勒波束,锐化比现代战斗机往往担负着多种任务,一般都采用脉冲多普勒火控雷 达。为了实现对地面场景的二维高分辨率成像,一种可以在前侧视大 范围扫描条件下进行成像,并且计算负荷较低的成像模式一一多普勒 波束锐化(DBS)被广泛应用于火控雷达中。采用该项技术后,在距离 不变的条件下,分辨能力可以得到数十倍的提高。1多普勒波束锐化技术1. 1基本原理多普勒波束锐化的基本原理就是将一个天线的真实波束,在方位
2、 上分割成若干子波束,由于各子波束与雷达载体速度矢量的夹角不同, 因而各子波束照射的目标相对于雷达的径向运动速度亦不同,从而导 致了各子波束所照射的目标间的多普勒频率差异。如所示,假定雷达以载机速度v沿水平方向(X轴)作匀速直 线飞行,雷达波束3dB方位宽度A 9 ,雷达波束视线指向与地面交 点为P,与载机速度矢量v的夹角(即斜视角)为,方位角为。, 俯仰角为。在廿0时刻,雷达位于A点,它与P点之间的斜距为RO,在t时刻雷达运动到B点,到P点的斜距为R (t)。根据余弦定理,可从三角形ABP中求出任意瞬间t时刻雷达到P点的斜距:表明:在雷达波束照射区城内,距离相同但方位9不同的散射 体所产生的
3、回波信号具有不同的多普勒频率fd;距离R0、方位。一 定的散射体,其多普勒频率fd又是时间t的线性函数,随着t的增 大,多普勒频率fd线性降低。论文发表。它们之间的关系如图2所 示,其中Td为积累时间。若在频域内设置一个窄带滤波器组,使各个窄带滤波器的中心频 率和带宽都与相应各子波束中心方位线的多普勒频率和子波束覆盖 的多普勒频率一一对应,就可区分天线真实波束覆盖的(方位)角度 内距离相同而方位不同的各子波束照射的目标回波信号,从而达到改 善方位分辨率的目的。fd与0和t的关系曲线由以上分析可知,DBS技术正是利用了回波中的多普勒信息,通 过频域的高分辨率处理,等效地对真实天线波束进行分割,这
4、正是人 们称之为“多普勒波束锐化”的原因。1.2 波束锐化比对天线真实波束进行锐化,锐化比的大小就是真实的波束宽度与 分割后的子波束宽度之比。根据回波积累时间Ta的不同,波束锐化 可以分为低锐化比和高锐化比两种情况。当回波积累的时间比较短, 不同重复周期回波的多普勒频率fd随t的线性变化没有超出单个多 普勒窄带滤波器的带宽范围,可以不进行补偿而直接相加。在这种情 况下多普勒窄带滤波器的带宽比较大,于是相应的子波束的宽度也较 大,因此锐化比较低。与低锐化比的波束锐化相对应,在对不同重复 周期的回波进行积累时,对随时间t作线性变化多普勒频率fd进行 补偿,使补偿后频率不随t而变化,这时相应的多普勒
5、窄带滤波器的 带宽可以做得很窄,而且积累时间也比较长,此时就可以达到很高的 波束锐化比。1.3 频率补偿为了获得高波束锐化比,必须进行频率补偿。如图3所示,首先 采用一个频率可变的本振同接收到的含有多卜勒频率的视频回波进 行混频,本振频率随时间变化的斜率应当等于散射体回波中多普勒频 率变化的斜率,从而使得混频器输出为对应于不同散射体的一组固定 的频率,再通过一个多普勒滤波器组即可以将它们分辨开。当雷达工作在低锐化比状态时,由于积累和处理时间很短,在整 个积累和处理期间内,一个散射体的多普勒频率变化不会超过一个多 普勒滤波器的频率范围。论文发表。这样,不必进行频率补偿,采用 一般本振和适当设计的
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