[发明专利]利用雷达天线和差通道抑制雷达旁瓣截获的方法

说明书

技术领域

本发明所涉及的是雷达系统天线旁瓣对消领域，特别涉及一种利用雷达天线和差通道抑制雷达旁瓣截获的方法。

背景技术

现代雷达系统具备和差通道接收处理能力，用于实现雷达与目标空域相对角位置判断与高精度测角功能。但旁瓣截获问题会引起雷达测角错误，导致雷达系统无法稳定跟踪目标，更无法给出目标的正确角度。

当前，雷达设计师在系统设计之初就对雷达主天线方向图进行了优化。主天线主瓣的最大增益比其旁瓣最大增益大十几分贝至几十分贝，可有效降低旁瓣截获目标的情况。但如果在雷达探测区域出现多目标的情况，且从主天线旁瓣进入的目标回波能量大于从主天线主瓣进入的目标回波能量，则雷达系统很容易出现旁瓣截获现象。

为解决旁瓣截获目标引起的测角错误问题，雷达设计师一般采用在主天线附近增加辅助天线的方式实现旁瓣截获抑制。利用辅助天线的天线方向图的全向性特点，使其增益小于主天线的主瓣增益，但又大于主天线旁瓣增益。雷达系统在检测目标时，通过对比主天线回波信号能量与辅助天线回波信号能量，可屏蔽掉旁瓣进入的干扰信号，实现抑制旁瓣截获的功能。

现有技术中，《火控雷达技术》2006年第35卷第2期的论文《自适应旁瓣对消在雷达中的应用》提出了一种自适应旁瓣对消是雷达对抗有源干扰的有效方法，采用辅助通道实现干扰方向的波束图零点，抑制干扰信号进入雷达接收机。该方法需要在雷达主天线附近加装多套辅助天线，并利用软件加权的方式实现旁瓣干扰抑制。本质上是采用辅助天线抑制雷达旁瓣截获，增加了系统复杂度。

《雷达与对抗》2010年第30卷第1期的论文《基于FPGA和DSP的自适应旁瓣对消的工程实现》详细介绍了旁瓣对消技术的工程实现方法。利用DSP与FPGA的高性能运算能力，在双精度浮点计算加权系数的条件下，可以获得较好的对消效果。该型雷达同样需要多路辅助天线协助，以获得抑制旁瓣截获能力。文章侧重于高精度运算处理，增加了系统软硬件实现难度。

《火控雷达技术》2011年第40卷第1期的论文《机扫雷达旁瓣对消算法研究》提出了一种雷达在转动条件下的旁瓣对消算法。文章通过矩阵求逆和递归最小二乘算法实现旁瓣截获抑制，本质上是利用多个辅助天线的回波能量加权实现雷达旁瓣截获抑制，系统复杂度较高。

专利《基于随机空时编码的集中式MIMO雷达旁瓣压缩方法》(申请号：CN201210493292，公开号：CN102998657)，公开了一种基于随机空时编码的集中式MIMO雷达旁瓣压缩方法，主要解决现有方法不能进一步压低MIMO雷达波形旁瓣的问题。该专利具有大幅压低雷达回波旁瓣的优点，但该方法压低了信号旁瓣而不是雷达波束旁瓣，无法从空域角度解决旁瓣截获的问题。

发明内容

本发明提供一种利用雷达天线和差通道抑制雷达旁瓣截获的方法，用以解决雷达系统在无辅助天线条件下的旁瓣截获问题，仅利用雷达主天线自身的和差通道信号，即可获得抑制旁瓣截获的能力，有效降低雷达天线设计难度，减少天线通道数量，提高天线可靠性。

为了解决现有技术的以上问题，需要判断主天线和通道与差通道回波信号能量差异，确定目标回波是从主天线主瓣进入还是从旁瓣进入。本发明的技术方案在于提供一种利用雷达天线和差通道抑制雷达旁瓣截获的方法，包含以下过程：一是，优化设计雷达主天线的和通道与差通道的天线方向图，要求在和通道天线方向图的主瓣波束宽度以内，其主瓣增益需高于差通道增益，而在和通道天线方向图主瓣波束宽度以外，其旁瓣增益需低于差通道增益；二是，利用雷达系统的自校信号，获取雷达和差处理通道幅度与相位数据，以和通道为基准，记录保存雷达系统和差通道幅度与相位误差，该误差用于和差通道误差校正；三是，根据和通道内目标位置，查询目标在差通道内的对应位置，利用和差通道幅相误差对差通道目标所在位置的复数值进行幅相校正；四是，对和通道目标所在位置的复数取模值，同时对校正后的差通道目标复数取模值，并对两者进行比较。若和通道数值大于差通道数值，则表明目标回波从主天线的主瓣进入，若和通道数值小于差通道数值，则表明目标回波从主天线的旁瓣进入。

本发明所涉及的是雷达系统天线旁瓣对消领域，是针对传统的主天线与辅助天线结合抑制旁瓣截获的方法提出的。本发明的核心部分在于仅利用主天线自身的和差通道数据即可完成主瓣与旁瓣回波识别, 而不再依赖辅助天线。因而，本发明可降低雷达系统天线复杂度，减少雷达处理通道数量，在不增加系统硬件的条件下解决旁瓣截获问题。将本发明的成果应用于雷达系统中，能够通过实验室内场测试与外场验证，具有工程可实现性。

附图说明