一种数字极化捷变雷达.pdf

本发明涉及雷达领域，特涉及一种数字极化捷变雷达，适用于任何频段雷达，包括传统抛物面雷达、相控阵雷达。本发明的数字极化捷变雷达，包括H/V路双通道发射机、移向网络、双极化天线、信号处理、录取终端；其中，所述的H/V路双通道发射机，在信号处理时序控制下，产生所需要的双通道发射信号；所述移向网络，在信号处理分析控制下，实现H和V路发射相位调整，实现发射信号的极化捷变，可实现脉间发射信号的极化捷变。本发明可以有效的提高系统抗干扰效果、降低极化捷变时间，同时成本低，并采用在线实时测量与校正的方法，有效的保证了极化捷变精度。

1.  一种数字极化捷变雷达，包括H/V路双通道发射机、移相网络、双极化天线、校正源、信号处理、录取终端，其中H路、V路两路发射机特性一致，H路、V路两路接收机通道特性一致，其特征在于：所述的H/V路双通道发射机在信号处理的控制下通过移相器后经过双极化天线发射，形成所需要的极化发射波向空间辐射，回波信号经双极化天线接收，分别经移相网络中环形器进入H/V路双通道接收机，经放大、混频、滤波后形成中频信号，由信号处理完成信号的采集、滤波抽取后，进行双通道极化加权处理形成目标信息，送录取终端进行显示，校正源完成对收发通道幅度、相位一致性进行校正，保证极化捷变精度。

2.  如权利要求1所述的数字极化捷变雷达，其特征在于：所述的信号处理计算出信号处理再根据h_t,opt控制移相器的相位，其中“h_t,opt”为最佳的发射极化矢量,“S”表示目标散射矩阵、上标“^*”表示共轭,“T”表示矩阵转置、“h_r,opt”为最佳的接收极化矢量。

3.  如权利要求1所述的数字极化捷变雷达，其特征在于：所述的信号处理采用自适应极化干扰对消算法，通过双通道自适应加权实现干扰对消。

4.  如权利要求1所述的数字极化捷变雷达，其特征在于：所述的信号处理采用极化对消结合AMTI/AMTD的方法对抗有源无源干扰。

一种数字极化捷变雷达
技术领域
在本发明涉及雷达领域，特涉及一种数字极化捷变雷达，适用于任何频段雷达，包括传统抛物面雷达、相控阵雷达。
背景技术
变极化技术是近年来在雷达探测、抗干扰系统中应用比较广泛的一项技术，各种新的方法和理论不断出现，己成为雷达系统提高探测和抗干扰能力的一种有效技术手段。雷达发射的电磁波极化与目标极化特性一致，接收天线极化与目标回波极化匹配，将获得最佳的探测性能。同样，在对抗干扰中使用变极化天线，也可自主的通过与干扰波的极化正交来进行抗干扰。总之，选择收发的不同极化状态，可以减少接收不必要的回波信号，而使特定目标的回波增强，提高信干比，便于检测特定目标和对抗干扰，提升雷达检测小目标能力和对抗现代强电子干扰能力。
传统的模拟极化捷变技术存在以下问题，一、极化捷变种类有限，二、极化捷变时间长，三、设备费用高等。
发明内容
针对背景技术的不足，本发明的数字极化捷变雷达，包括H/V路双通道发射机、移向网络、双极化天线、信号处理、校正源、录取终端；其中，所述的H/V路双通道发射机，在信号处理时序控制下，产生所需要的双通道发射信号；所述移向网络，在信号处理分析控制下，实现H和V路发射相位调整，实现发射信号的极化捷变，可实现脉间发射信号的极化捷变。本发明可以有效的提高系统抗干扰效果、降低极化捷变时间，同时成本低，并采用在线实时测量与校正的方法，有效的保证了极化捷变精度。
本发明的技术方案是：
一种数字极化捷变雷达，包括H/V路双通道发射机、移相网络、双极化天线、校正源、信号处理、录取终端，其中H路、V路两路发射机特性一致，H路、V路两路接收机通道特性一致，其特征在于：所述的H/V路双通道发射机在信号处理的控制下通过移相器后经过双极化天线发射，形成所需要的极化发射波向空间辐射，回波信号经双极化天线接收，分别经移相网络中环形器进入H/V路双通道接收机，经放大、混频、滤波后形成中频信号，由信号处理完成信号的采集、滤波抽取后，进行双通道极化加权处理形成目标信息，送录取终端进行显示。校正源完成对收发通道幅度、相位一致性进行校正，保证极化捷变精度。
如上所述的数字极化捷变雷达，其特征在于：所述的信号处理计算出 信号处理再根据h_t,opt控制移相器的相位，其中“h_t,opt”为最佳的发射极化矢量,“S”表示目标散射矩阵、上标“^*”表示共轭,“T”表示矩阵转置、“h_r,opt”为最佳的接收极化矢量。
如上所述的数字极化捷变雷达，其特征在于：所述的信号处理采用自适应极化干扰对消算法，通过双通道自适应加权实现干扰对消。
如上所述的数字极化捷变雷达，其特征在于：所述的信号处理采用极化对消结合AMTI/AMTD的方法对抗有源无源干扰
本发明的有益效果是：可有效对付同频主副瓣干扰；可实现任意极化捷变，降低极化捷变时间，提升抗干扰效果；系统采用数字方式实现收发变极化代替传统的模拟变极化器，成本低。提出了，采用在线实时测量与校正的方式，有效的保证了极化精度。
附图说明
附图1为本发明原理框图。
附图2为信号处理原理框图。
附图3为自适应极化干扰对消算法原理框图。
附图4为干扰背景下发射变极化原理框图。
附图5为在线实时校正原理框图。
附图6为接收极化捷变抗干扰效果图（变极化前）。
附图7为接收极化捷变抗干扰效果图（变极化后）。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如附图1，本发明H/V路双通道发射机在信号处理时序控制下，产生系统所需发射信号，H路、V路两路发射机特性一致。在信号处理的控制下通过移相器后经过双极化天线发射，形成所需要的极化发射波向空间辐射。回波信号经双极化天线接收，分别经移相网络中环形器进入H/V路双通道接收机（H路、V路两路接收机通道特性一致），经放大、混频、滤波后形成中频信号，由信号处理完成信号的采集、滤波抽取后，进行双通道极化加权处理，经过AMTI/AMTD等过程形成目标信息，送录取终端进行显示。
如附图2，本发明信号处理主要包括自适应干扰对消/发射相位计算与控制、AMTI/AMTD等功能模块组成。其中自适应干扰对消/发射相位计算与控制是其核心功能模块，采用自适应极化干扰对消算法，通过双通道自适应加权实现干扰对消；发射相位计算与控制模块计算最优的发射极化方式，实现移向网络相位控制，达到最优的发射极化形式，提升目标检测能力。采用极化对消结合AMTI/AMTD的方法可以有效的对抗有源无源干扰。
如附图3，本发明自适应极化干扰对消算法，通过接收的H路（x₁(n)）、V路(x₂(n))信号进行极化权值（w）的循环叠代计算，当接收极化与干扰极化互为交叉极化时达到最优，及信干比最大时，送出合成信号（y(n)），实现干扰抑制。
如附图4，本发明干扰背景下发射变极化是在最佳接收极化确定之后(干扰极化对消)，使目标回波极化尽量与接收极化匹配，从而得到最大的目标接收功率，最终实现SINR(信干噪比)的最大化。具体发射极化形式确定流程如下：
干扰背景下雷达最佳接收极化h_r,opt为(h_J为干扰极化矢量，h_r,opt为最佳的接收极化矢量)：
h_r,opt^Th_J＝0
目标回波极化h_s由发射极化矢量h_t和目标散射矩阵S共同决定，即
h_s＝Sh_t
那么，在雷达接收极化确定为h_r,opt之后，若要求回波接收功率最大，则回波极化h_s应与接收极化h_r,opt匹配，也就是使h_s^Th_r,opt(即h_t^TS^Th_r,opt)取最大值。
若定义目标散射矩阵和最佳接收极化的乘积矢量为：(||θ||＝1)，则由收、发极化决定的目标接收信号电压系数为：
v_s＝h_r,opt^TSh_t＝h_t^Tθ
由内积空间的性质|v_s|＝|<h_t,θ^*>|≤||h_t||·||θ^*||(上标“*”表示共轭,“T”表示矩阵转置)可知，当且仅当h_t＝αθ^*时(α为复常数)，接收到的信号功率最大。若约束||h_t,opt||＝1，则最佳发射极化矢量h_t,opt可确定为：
ht,opt=θ*=STh*r,opt||SThr,opt||]]>
即与θ匹配的h_t为最佳发射极化。
发射变极化依赖于目标的极化特性，一般实际使用时采用人工选取重点目标进行发射极化的优化。
如附图5，本发明在线实时校正过程如下，接收校正时，校正源信号发生器在系统时序控制下产生校正信号，经移相网络中的定向耦合器分别送H/V路双通道接收机，由信号处理完成接收幅度、相位的测量并进行补偿；发射校正时，H/V路双通道发射机分别在校正时序控制下，产生的发射信号经移向网络中的定向耦合器送发射校正接收机，由信号处理进行发射相位的测量，通过控制移相网中的移向器相位实现发射相位的校正。在系统实际工作过程中，根据系统需要可采用定时校正的方式进行发射、接收幅相校正。
极化捷变系统发射极化捷变精度依赖于系统发射相位控制精度，接收极化捷变精度依赖于接收信号的幅度、相位控制精度，所以本系统的提出的在线实时幅度、相位校正是实现高精度数字极化捷变系统的基础。
附图6、7为接收极化捷变抗干扰效果雷达P显图。图6为接收变极化前，图7为接收变极化后的效果，从图中可以看出该雷达抗同频干扰效果明显。