多波束形成技术在相控阵雷达中的应用

摘 要：多波束形成技术是波束性能被复合应用的方法，如果能够提高多波束形成技术，将能提高相控阵雷达的整体性能。本次研究说明了多波束形成技术在相控阵雷达中的应用方法。

关键词：多波束形成技术；相控阵雷达

相控阵雷达的功能需要用多波束的形式实现，如果多波束的性能良好，相控雷达的性能就会良好，人们要提高相控阵雷达的性能，就要提高多波束形成技术的质量。本次研究将说明在相控阵雷达中多波事形成技术的应用。

一，多波束形成技术对相控阵雷达的影响

相控阵雷达是应用发射电子波束的方式探测信息的一种设备，应用波束可以让雷达发射信息和接受信息。相控阵雷达应用的波束与过去的机械扫描波束的区别为，它能灵活的控制波束的频率和相位，使波束的应用能恰到好处。多波束形成技术是波束性能被复合应用的方法，如果能够提高多波束形成技术，将能提高相控阵雷达的整体性能。

二，多波束形成技术对相控阵雷达的优化

1，优化雷达的性能

相控阵雷达工作的目的是搜索各种探测目标，它包含固定目标、隐藏目标、移动目标等，它的工作原理如下：它将天线的辐射功能射置在主瓣最大值的附近，然后依某种目的集中发射波束，可以说相探阵雷达的性能与多波束宽度有紧密的联系。

工公式（1）中，就是多波束开成的孔径面积。以这公式可以看到，该数值越大，雷达工作的范围越大。由于多波束形成的孔径能够决定相控阵雷达的性能，所以目前相控阵雷达普遍的应用大孔径的多波束形成光束。目前国外已经开始研究空间载预警的雷达，这种雷达的探测目的是探测外太空中的事物，该雷达的多波束孔径宽度为300米。而天线的波束宽却只有0.017度，由此可见提高多波束孔径提高相控阵雷达的性能的认知已被人们广泛应用。

2，化化雷达的数据率

所谓的数据率，是指两次相邻的搜索时间中的一个倒数，如果这个倒数值越大，即意味中间间隔的时间越长，其相控阵雷达传输的性能越低；若两个间隔值越短，则意味着雷达的传输性能越高。若要让相控阵雷达的性能提高，就要提高相控阵雷达的传输数据率。

假设现在相控阵雷达开始探索，它暂未找到搜索的目标，则所用的时间为，现在相控阵雷达找到了搜索的目标，它需详细跟踪某数据，其需要的时间为。公式（2）即为相控阵雷达在探测目标时总共需要花费的时间。

在公式（3）中，为相控阵雷达仰角的方位，为相控阵雷达的仰角范围。那么由此看到与这两个数值共同决定相控阵雷达的工作目标。在该公式中为相控阵雷达重复发送信号的周期，为一个波束位置上的天线波束驻留的次数，和两个数值共同决定波束详细搜索一个目标的时间。在实际的操作中，人们发现相控阵雷达搜索到目标后需要加大详细搜索数据的时间，以确保探测的精确性，为了优化相控阵雷达搜索的效果，人们可用多波束搜索的方式优化探测的数率。

3，优化雷达的精确度

相控阵雷达在仰角上可形成多个波束，若使用多波束搜索的方式获得目标数据，不同角度的波束在发送和接收波束时，波束和波束之间由发射和接收之间会形成一个时间差的关系这有时会形成一个干扰。若能用多波束阵列的方式定位波束的方向，就能改变波束和波束之间可能会产生的干扰现象。依多波束形成的性能，可用以下几种方法排布阵列：

采用抗干扰仪器设备的方法――一个相控阵雷达的仰角上会发射出多个波束，其波束和波束之间会有一个距离，然而在接收信息的时候，由于种种原因，波束的接收信息会因为角度问题造成干扰。虽然从理论上来说，拉大波束与波束之间的角度会减少干扰，可是这又带来成本和效率的问题。为了解决这个问题，人们提出一套在仰角上设置抗干扰仪器的方法。这种方法是在波束发射的仰角上射置抗干扰仪器设备，波束在发射的时候，其仪器设备会计算该波束的电平范围，副瓣在接收波束信息时，其信息在预设的范围内，则视为准确信息并接受，若接受的信息超过预设的电平范围，则视为干扰信息，其信息将被过滤。这种方法是利用波束的发射和接收特点，将两角坐标优化为三角座标，提高信息准确率的一种方法。

将发射波束和接收波束分离的方法――这种方式为假设将发射波束的相控阵雷达视为A，那么将接收相控阵雷达视为B，A的波束只负责发达探测信息，而B的波束只负责接收探测信息，A和B的波束相交，其相交点即为信息交流点。使用这种方法能够解决由于波束同时负责发射信息与接收信息带来的干扰问题。然而这种方法有可能会出现接收波束无法完全接收发射波束信号的问题，为了避免出现这类问题，就需要增加接收波束的数量，使接收波束能扩大接收的面积。

无源波束探测雷达的方法――这里所指的无源，并不是指波束的发展不需要能源，而是指该能源依附在其它的能源上，使该能源能具相控阵雷达的功能。它的设置与发射波束与接收波束分离的原理相似，只是它的发射波束依附在其它的能源上。比如它可以依附在武器平台上、无线电热辐射上、广播、电视等通讯设备上。这种方式能够加强雷达探测的隐蔽性。它的发射范围可以更广泛。无源波束探测雷达的接收方式通常也比较隐蔽，它可能用多种方式专门负责接收无源波束探测雷达传达的信息，而接收信号的波束接受到信息后需过滤掉与雷达信号无关的信号，提取有用的信息，由于无源波束探测雷达发射的信号会随时移动，所以可能会有多个接收波束来负责接受信号，而过滤信息的关键为发射信号的频率段设置。

4，优化雷达的总能量

相控阵雷达应用波束发射信号，然后进行探测时，这个波束会因为距离的原因使波束的能源衰减，如果能应用多波束共同形成一个能源的方式，就能够提高相控阵雷达的总能量，使之探测的范围能够更广泛。

总结：

如果能够用科学的方法提高多波束形成应用的技术，就能让相控阵雷达的总体性能更优越，提高多波束形成应用的技术有非常重要的意义。

参考文献：

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