寬帶陣列接收信號波束形成算法綜述

摘 要： 寬帶波束形成技術用于處理陣列天線接收到的寬帶信號，形成期望波束，增強目標信號，抑制干擾信號。從信號處理的角度綜述了寬帶波束形成的幾類主要方法，包括時域方法、頻率分解方法及頻率不變方法等，仿真比較了各類方法中的典型算法，分析得到波束形成系統對不同條件下接收信號陣增益的影響。

關鍵詞： 寬帶接收信號； 陣列信號處理； 波束形成； 陣增益

中圖分類號： TN971?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）21?0056?06

0 引 言

波束形成技術作為陣列信號處理的重要組成部分，用于控制陣列各陣元形成不同形狀的波束。接收信號波束形成是根據干擾與信號的不同來向，對陣列采集到的數據進行線性組合處理，得到一個標量波束輸出，使波束對準信號方向，零陷對著干擾方向，有效地增強目標信號，抑制干擾信號。

波束形成技術最早興起于聲學領域，二戰時期的聲納是典型應用。隨著相控陣、合成孔徑等陣列雷達的發展，波束形成技術擴展到雷達和電子偵察領域，但處理聲波的延遲疊加方式由于器件采樣精度的限制無法適用于更高的雷達信號頻段；于是處理陣列接收數據時通過控制各陣元相位偏移[1]，使合成后的波束集中指向設定方向；針對移相波束形成中波束指向固定，在無先驗信號方向信息時無法準確接收信號的問題，通過利用信號自身的統計特性計算控制權值[2?4]，得到指向信號的波束形成；若信號來波方向不斷變化，則需在利用信號統計特性的基礎上，根據某種迭代準則[5?7]，自適應的調整波束指向來波方向，即自適應波束形成。……