宽带相控阵雷达的波控系统设计.pdf

第31卷第11期现代雷达Vol.31No.11

2009年11月ModernRadarNov.2009

·总体工程·中图分类号:TN958.92文献标识码:A文章编号:1004-7859(2009)11-0017-03
宽带相控阵雷达的波控系统设计
王查散,朱瑞平,张宇驰

(南京电子技术研究所,南京210039)

摘要:宽带相控阵雷达要求波控系统不仅能完成窄带方式下的移相控制,还应具有宽带方式下的延时控制,实现雷达系统
高分辨探测。文中采用了“广播式传输、分布式运算”的波控系统方案,设计了基于数字信号处理器(DSP)的波束控制器,
完成波束的实时运算和相位控制,在子阵级和单元级实现了宽带方式下延时控制算法,并在工程上得到了验证。
关键词:宽带相控阵雷达;波束控制;延时器;数字信号处理

DesignofBeam2SteeringSystemforWidebandPhasedArrayRadar
WANGCha2san,ZHURui2ping,ZHANGYu2chi
(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210039,China)

Abstract:Inthewidebandphasedarrayradar,beam2steeringisrequirednotonlytoshiftphaseinnarrowband,butalsotocontrol
delayinwidebandwhichrealizeshighresolutiondetectionforradarsystem.Adesignofbeam2steeringsystemwhichadopts
“broadcasttypetransmissionanddistributedcalculation”ispresentedinthispaper.Basedondigtalsignalprocessing(DSP)com2
ponents,thesystemachievesrealtimebeamcontrolandphaseshiftcontrol.Delaybeamsteeringcontrolarithmeticisachievedat
sub2arrayandmodulelevelwhenwidebandphasedarrayradarworksinwideband.Thedesignhasbeenvalidated.
Keywords:widebandphasedarrayradar;beam2steering;delaycell;DSP

0引言
积大;相对而言,采用移相器完成扫描,成本低,损耗也
具有大瞬时带宽和大扫描角的相控阵雷达(如瞬小。因此,折衷的方法是同时使用单元级采用移相器、
时带宽为几百MHz,扫描范围为)在未来防空武器和子阵级采用延时器[9]。
测控系统以及多功能成像雷达中具有重要作用,但是本文所用的具体实例为某X波段演示系统的宽
这种雷达的工程实现比普通相控阵雷达复杂得多,其带宽角扫描相控阵天线由4个子阵空馈相控阵天线组
主要技术难点在于波束形成方法,主要受以下2个因成,每个子阵16个模块,共64个空馈模块,每个模块
素的限制[1]:(1)波束对频率的敏感性,对空间同一方约有100多个铁氧体移相器,所以,全阵面约有8000
向信号进行接收时,不同的频率成分对应的权系数是多个移相单元。本阵列中将用到十几个6位延时器,
不同的,信号瞬时带宽越大,允许的最大扫描角越小,发射通道有数个延时器,位于激励源和发射机之间,这
这就是所谓的“孔径效应”;(2)信号包络延时的影响,样降低了对延时器的耐功率要求、避免了阵面发射功
在大扫描角情况下,到达阵列两端阵元的信号之间有率的降低。接收通道也有数个延时器,位于宽/窄工作
较大的时间差,当孔径渡越时间大于信号带宽的倒数模式转换开关和宽带功率合成器之间。
时,接收阵列的阵元接收信号不能只补偿相位。
1波控系统组成
由于孔径效应和孔径渡越问题的存在,这时不能
采用常规窄带相控阵列的处理方式[2]。有关宽带阵波控系统用来实现天线波束的快速扫描,宽带相
列波束形成方法的研究起始于20世纪70年代,已有控阵雷达的波控系统不仅要完成窄带工作方式下的波
大量文献发表[3-8]。理想的情况是在阵列系统中使用束控制,还要完成宽带工作方式下移相器的移相控制
可调延时元件控制天线波束扫描。在现有的技术下,及延迟器的控制,这对波束控制器提出很高的要求:工
全部采用电调延时器件,如SAW或MSW延时线作方式多、运算速度快、算法复杂等。
作天线元,会使天线阵列系统的损耗太大,成本高、体根据天线的拓扑结构,波控系统的设计将采用
“广播式传输、分布式运算”的系