高頻地波海態探測雷達天線技術

高火濤 周 林 趙華僑 張華君 史 劼 張小林

(武漢大學電子信息學院，湖北 武漢 430072)

引 言

高頻地波海態探測雷達工作在電磁波譜的短波波段，利用它不僅能夠實現對海面艦船、海冰、低飛導彈和飛機等移動目標的超視距探測，探測距離甚至可達300 km以上，還能利用海洋表面對高頻電磁波的一階散射和二階散射機理，從雷達回波中獲取海面風、浪、流等環境動力學參數，實現對海面進行大范圍、高精度、全天候和低成本的實時監測，是一種能實現對專屬經濟區(Exclusive Economic Zone,EEZ)進行有效監測的高科技設備[1-3].

高頻地波雷達研究始于上世紀60年代初[4].1972年，Barrick在美國國家海洋大氣局(The National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA工作期間即開始從事高頻地波雷達海洋環境動力參數探測技術研究，并于1977年公布了他們的海岸海洋動力學應用雷達(Coastal Ocean Dynamics Application Radar,CODAR)產品[4].目前國際上除美國外，加拿大、德國、英國、日本、俄羅斯、法國、澳大利亞和新加坡等國均在進行高頻地波雷達的研究，并且實施了多年的對比驗證試驗和應用示范.中國從20世紀80年代初至今，哈爾濱工業大學(簡稱哈工大)、武漢大學(簡稱武大)、華東師范大學和西安電子科技大學(簡稱西電)等單位相繼開展了高頻地波雷達的研究，研究成果甚至實現了產業化.高頻地波雷達盡管品種繁多.但一般都由發射天線、接收天線、發射機、接收機、信息處理機等設備組成.其中，發射機、接收機和信息處理系統等設備大同小異，系統差別主要表現在收發天線系統形式上，而且還處于發展之中.高頻地波雷達盡管技術上有很大的發展，但仍然存在著不少問題值得進一步研究，其中之一就是雷達天線問題，它不僅直接關系到系統的成本，也影響著系統的整體性能，甚至制約著系統的推廣應用.基于此，文章在詳細介紹和總結國內外高頻地波雷達天線40多年發展基礎上，系統分析了高頻地波雷達天線設計應考慮的若干實際和關鍵性問題，基于某高頻地波雷達系統設計要求，提出并設計了一套新的高頻地波雷達天線方案.

1 高頻地波海態探測雷達天線發展狀況

高頻地波海態探測雷達天線分為發射天線和接收天線，實用中發射天線一般為垂直極化單極鞭天線、八木天線或對數周期天線形式，在窄帶系統中，一般采用單極鞭天線或八木天線作為發射天線，對數周期天線一般用于寬帶系統.由于發射天線對天線效率要求高，因此，其天線設計方案均是基于傳統天線設計理念，一直以來，沒有實質性的新意.接收天線形式較多，按形式可分為緊湊型和陣列型兩種.美國國家海洋大氣局(NOAA)電波傳播實驗室于20世紀70年代末研制的CODAR系統高頻地波雷達系統[5]，發射天線采用的是定向八木天線，接收天線采用的是4元鞭天線組成的方陣，采用定向(Direction Finding DF)算法獲得信號的到達角.圖1為CODAR早期的收發天線.

進入20世紀80年代后，CODAR系統將接收天線重新設計成緊湊的交叉環/單極子天線，DF算法也由求閉合解過渡到最小二乘法[6]，其接收天線見圖2.與此同時，英國也推出了表層海流雷達(Ocean Sruface Current Radar,OSCR)高頻地波雷達[7]，其接收天線陣采用了線形相控陣技術.

圖1 CODAR早期的接收天線 圖2 單極子交叉環接收天線

到了20世紀90年代，隨著微電子技術、天線技術、信號處理技術和計算機技術的發展，高頻地波雷達整體性能發展到一個新的水平.CODAR公司以天線小型化為主要研究方向，在天線設計和信號波達方向估計算法上推陳出新，其中，最為典型的是SeaSonde系統[8]和超方向接收系統[9]，這兩種系統發射天線均采用的是單極全向天線，但接收天線系統則大不相同，前者接收天線采用的是一種更為緊湊的交叉環/單極子天線，如圖3所示，后者接收天線采用的是一種小型架高超方向圓形陣，如圖4所示.在此期間，加拿大也推出了一種多用途的HF-GWR和SWR-503系統，其發射天線采用的是對數周期天線，發射波束寬度為120°，接收天線由40元寬帶單極子天線組成相控陣，陣長880 m，該雷達屬典型的窄波束雷達，如圖5所示[10-12].德國漢堡大學物理海洋研究所通過引進早期的CODAR系統，開發了自己的WERA高頻地波雷達系統，其接收天線由4～16個單極天線組成，基于波束形成(BF)和定向(DF)算法來確定回波到達角，如圖6所示[13-14].英國[15-19]、俄羅斯[20]、澳大利亞[21-23]和日本[24]等國也分別推出了各自的高頻地波雷達系統OSCR、Overseer、TELETS、Iluka和LROR等，其接收天線基本上是陣列形式.為了提高地波雷達性能，美國密歇根大學率先研制出一種岸基四頻MCR高頻地波雷達系統，其接收天線陣由8元環形天線組成，如圖7所示[25].目前，澳大利亞正在研制名為海況監測分析雷達(SECAR)的雙基地高頻地波雷達，接收天線仍然為平面陣[26].

圖3 SeaSonde接收天線 圖4 超方向接收天線

圖5 加拿大地波雷達接收天線陣

進入21世紀，美國基于數字技術推出了新一代的ISR多頻收發共址地波雷達系統，該雷達的發射天線為小型化對數周期天線，接收天線為方形環天線陣，如圖8所示[27-28].

圖6 德國WERA接收天線 圖7 MCR地波雷達接收天線

圖8 ISR多頻地波雷達

為了進一步減少天線占地面積，美國CODAR公司目前又開發了一種收發一體化的地波雷達系統，其天線系統如圖9所示.有人甚至提出了一種天線置于浮標上的地波雷達系統，天線示意圖如圖10所示[29-30].

圖9 收發一體化天線 圖10 基于浮標的地波雷達天線示意圖

在中國，高頻地波雷達研究也相當活躍.20世紀80年代初至今，哈爾濱工業大學研制了岸基和艦載體制用于探測海面和低空移動目標的高頻地波雷達(Frequency Surface Wave Over-The-Horizon Radar,HFSW-OTHR)，其發射天線采用的是對數周期天線，接收天線采用的是均勻平面陣[31].如圖11所示.從1987年起，武漢大學在國家自然科學基金和國家863計劃支持下，相繼研制了用于海態分析的OSMAR系列地波雷達.發射天線有全向單極天線，也有八木天線；接收天線既有緊湊的交叉環/單極子天線，也有大小不等的陣列天線，如圖12所示為“九五”期間研制的“一發八收，收發共用”收發天線陣[32-33].20世紀90年代中期，華東師范大學在國家教委的資助下，把一套收發設備改裝成了一種海況監測分析雷達(SESAR)，其發射天線采用四元八木天線，接收天線由四個二元八木天線組成[34].如今西安電子科技大學基于SIAR技術也提出了自己的高頻地波雷達系統，其接收天線為八木天線構成的平面天線陣[35]，如圖13所示.

圖11 哈工大地波雷達接收天線 圖12 武大的地波雷達接收天線

發射天線 接收天線圖13 西電地波雷達天線陣

由于地波雷達探測距離有限，為了增加雷達探測距離和機動性，美國、英國、德國和中國哈爾濱工業大學相繼對艦載地波雷達進行了研究[36-40]，艦載地波雷達發射天線一般為單極天線，接收天線為單極子交叉環天線或沿船舷布設的陣列天線.如圖14所示[41].

圖14 艦載地波雷達

在地波雷達的發展過程中，除了研制固定式雷達系統以外，還有車載機動式可重構方案[42]和基于SAR的運動型方案[43]以及可搬遷多頻地波雷達方案[44].如圖15表示車載機動式可重構地波雷達天線示意圖；圖16表示基于合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)的運動型車載天線方案；圖17表示可搬遷多頻地波雷達接收天線系統.顯然，天線小型化，對提高車載可重構型和運動型以及可搬遷地波雷達機動性至關重要.

圖15 車載可重構雷達收發天線 圖16 基于SAR地波雷達收發天線

天線系統 雷達設備方艙圖17 可搬遷多頻地波雷達系統

值得一提的是，由于電離層的影響，高頻雷達接收天線在接收來自海洋回波信號的同時，還會接收到來自電離層近垂直反射的雷達信號,該反射信號非常強，嚴重影響雷達正常工作，并形成大范圍探測盲區，目前還沒有非常有效的方法來抑制.為了抑制電離層雜波的影響，加拿大、新加坡、哈爾濱工業大學和武漢大學的高頻地波雷達專家學者在接收天線設計方面進行了有益的探索[45-46].

2 地波雷達天線設計基本考慮

2.1 發射天線

作為高頻地波海態探測雷達，發射天線用于向空間輻射高頻電磁波能量，從系統設計本身而言，要求天線盡可能有高的輻射效率.從雷達方程[47-48]亦可看出：雷達方程不僅系統地描述了雷達探測距離與雷達系統各參數間的關系，也為分析雷達性能和成本核算提供了基礎，增加發射天線的增益無疑可以有效增加探測距離.因此，在設計高頻雷達發射天線時，應盡量考慮提高天線系統的輻射效率和增益.為了提升天線的增益，對于窄帶系統，一般采用八木天線作為發射天線[34,36]，對于寬帶或多頻系統，一般采用對數周期天線作為發射天線[10-12].

2.2 接收天線

對于高頻地波海態探測雷達，由于外部噪聲遠高于機內噪聲，雷達噪聲主要來自于雷達外部，即雷達的探測距離主要受制于雷達接收回波信號的信噪比[49-52].設雷達發射平均信號功率為Pav，Gt為發射天線增益，Gr為接收天線增益，A為距離雷達R處的Norton衰減因子，λ為雷達工作波長，R為目標與雷達站之間的距離，Ls為系統損耗，σ0為單位面積上的海浪散射截面，ΔR為雷達距離分辨率，Ti為回波信號的相干累積時間，N0為外部噪聲密度，Nin為機內噪聲密度.假設噪聲不相干，根據雷達方程，在相干累積時間Ti內，有用信號的能量S為

(1)

設噪聲密度可表示為Gr·N0+Nin，則雷達接收信號信噪比為

(2)

雷達探測距離為

(3)

由于在高頻頻段，外部噪聲遠大于接收機內部噪聲.即一般情況下，Gr·N0>>Nin，則雷達距離方程可寫為

(4)

與發射天線設計理念不同，式(4)中沒有出現接收天線增益因子，即在一定信噪比條件下，高頻地波雷達的探測距離與單元接收天線增益關系不大，只要不影響信噪比，對接收天線增益的要求可以適當降低，可以使用較小增益的天線作接收天線，即接收天線設計可小型化.這一點作者在2004年前就試驗成功，并且將該成果用于OSMAR實際雷達工程.

與此同時，系統為了獲得高分辨的信號到達角估計，接收天線一般采用多天線接收.如果系統目標僅為了獲取表面流場，接收天線可采用如美國CODAR公司生產的緊湊的SeaSonde交叉環/單極子天線.由于SeaSonde緊湊的交叉環/單極子天線屬于寬波束接收天線，難以獲得高分辨的海面風浪場信息.在獲得高分辨表面流信息的同時，為了獲得高分辨的海面風浪場信息，接收天線應設計成多天線的陣列形式，如德國的WEAR、加拿大的SWR-503和中國的OSMAR2000等.

2.3 天線地網設計

高頻地波雷達采用的是地波繞射傳播模式，然而，由于地面的損耗，發射天線E面方向圖將上翹，因此，為了提高系統效率和增加探測距離，必須設法壓低E面方向圖，使輻射方向盡量搭地以高效激發地波.工程上壓低輻射方向的方法是，在地面敷設輻射狀或柵格狀金屬地網.與此同時，為了有效激發地波，發射天線應盡量靠近海邊.

2.4 抗干擾設計

由于高頻雷達工作在短波段，在此波段，各種短波廣播、通信信號非常密集[53-60]，加之由于電離層對雷達信號的強反射而直接進入雷達接收機形成的電離層雜波，這些都會嚴重影響系統正常工作，使雷達出現大范圍的盲區甚至失效[60-61].為了抑制強烈射頻干擾和電離層雜波，必須設計相應的平面接收天線陣、甚至一些輔助天線，如加拿大的SWR-503和哈工大的OTH-SW等[62].

2.5 接收天線陣校準

高頻地波雷達采用多天線和波束形成或空間高分辨譜估計技術來得到信號到達角.眾所周知，高分辨高精度空間測向技術是建立在接收天線和接收機通道一致的基礎上，接收通道的幅相誤差將影響信號方位估計和分辨，甚至使算法失效.而由于接收天線架設在岸邊，地勢條件復雜，各天線表現性能不可能完全一致，因此必須設法校準.由于天線陣遠場距離達數千米量級，直接進行遠場校準方法不現實.為了解決此問題，可在接收天線陣附近設計一些輔助天線，實施有源或無源的方法，實現對接收通道的校準[63-66].

2.6 電磁兼容設計

由于高頻地波雷達接收天線架設在岸邊、島礁或艦船上，天線與周圍地物環境的耦合嚴重影響天線的電氣性能，不僅使天線幅相偏離設計指標，甚至使天線方向圖發生嚴重的畸變，最終影響系統測量精度.為了減少天線之間的互耦，可在天線周圍設計一些寄生天線，或針對天線周圍的地物環境，進行天線-環境一體化優化設計.對于一些高要求的應用，還應現場測試天線的輻射方向圖.

與此同時，高頻雷達收發天線一般相距較近，在進行天線設計與架設時，還應考慮收發天線之間的相互影響，一種辦法是，通過設計發射陣列，使其零點對準接收天線陣.

2.7 天線的防雷設計

由于高頻雷達收發天線體積龐大，很容易遭受雷擊.為了防雷，一般在雷達天線陣附近架設高大的避雷鐵塔.由于避雷塔高大，設計建造成本高，在天線附近還會影響天線的性能.為了簡化設施，可將天線和避雷設施進行一體化設計.

3 高頻地波雷達天線發展趨勢

由于高頻地波雷達工作在短波段，按照一般天線設計思想，不僅接收天線陣占地面積大，發射天線的幾何尺寸也很高大.由于受到海岸、島礁、艦船載體和海邊氣象條件的限制，高頻地波雷達天線設計太大，不僅投資建站費用高，“三防”設計難度大，工程化設備的維護也非常困難，作為軍用設施，抗打擊能力也很差.因此，便攜式、收發共用、小型高分辨[67-68]能力強和軟件化是未來高頻地波雷達天線設計的發展趨勢.

4 一種新的地波雷達天線設計

某新型高頻地波雷達天線技術指標要求：

工作頻段：7.5～25 MHz

發射天線高度：≤8 m

發射天線占地：≤15 m×15 m

發射天線平均方向增益：≥4 dBi

發射天線駐波比：帶內駐波比均小于3，90%以上的頻點駐波比小于2.5

接收天線高度：≤2 m

接收天線陣占地：50 m×15 m(地形無需平整)

抗風：10級臺風能正常工作，12級臺風不損壞

4.1 發射天線設計

由雷達對發射天線的技術要求，在此根據倒錐形天線為基本原型進行設計，為了增加天線帶寬和改善天線的性能，可在倒錐天線周圍附加6根寄生振子；為了減小天線風阻，增強抗擊臺風的能力，天線體可用若干導線做成錐形輪廓，如圖18所示.基于矩量法和遺傳算法[69]，通過優化設計得到發射天線各參數為：

導線根數N：5

天線總高度：7.5 m

寄生振子高：2.6 m

寄生振子到天線的距離：0.8 m

上錐體半錐角：35°

下錐體半錐角：43°

圖19表示天線E面方向圖與導線根數的關系.圖20表示天線的駐波-頻率特性.圖21表示天線的增益-頻率特性.從圖可見，天線設計達到了系統設計要求.從天線的結構也不難看出，該天線結構簡單，無需設計匹配網絡和加載，效率高，抗風能力強.

圖18 天線結構示意圖

圖19 E面方向圖

圖20 天線駐波比

圖21 天線增益

4.2 接收天線單元設計

根據上述分析，在高頻段，接收機外界噪聲比接收機內部噪聲高得多，與發射天線設計思想不同，高頻地波雷達接收天線對增益和駐波比的要求可適當放寬，在此可基于螺旋加載天線基本理論設計接收天線[70-71].如圖22表示設計的雷達接收天線，天線高度和直徑分別為1.8 m和0.01 m.如圖23表示1.8 m高天線與7 m高天線接收到的40 km處的雷達海面回波譜信噪比日變化.圖24表示1.8 m高天線與7 m高天線接收到的40 km處的雷達海面回波譜，其中，實線表示1.8 m高天線接收的回波譜，虛線表示7 m高天線接收的回波譜.從此結果可見，該天線屬于電小天線，結構簡單、抗風能力強，但接收效果與7 m高大天線的接收效果可比擬.

圖22 1.8 m高接收天線實物照片

(a) 7 m高天線接收信號信澡比

(b) 1.8 m高天線接收信號信噪比 圖23 實測雷達回波信噪比對比

圖24 實測雷達回波Doppler譜比較

4.3 接收陣設計

陣列式的高頻地波雷達系統，一般采用均勻直線陣形式.然而，由于海邊地勢復雜，要開辟出一大塊平整的地基用于架設多個接收天線，一般要開山炸石，工程基建和資金投入非常巨大.為了減少建站基建費用，當相鄰天線上下高度差小于8 m時，可按照海島實際地形，將接收天線陣設計成任意地貌共形天線陣.圖25表示地貌共形天線陣的布設示意圖.圖26表示非線性共形天線陣在H面的掃描方向圖(頻率7.5 MHz).由此可見，本新型地波雷達接收陣設計是可行的.

圖25 共形天線陣布設示意圖

圖26 非線性陣的H面方向圖

5 結 論

高頻地波雷達工作在短波段，其電波傳播環境及外界電磁環境有別于微波段無線電系統，正是由于其特殊性，決定了高頻地波雷達收發天線設計方法及考慮的問題有別于其它波段.論文在回顧40多年來國內外高頻地波海態雷達天線研究和成果轉化的基礎上，有針對性重點分析了高頻地波雷達天線設計和工程實施應考慮的技術問題，指出了地波雷達天線未來的研究方向，設計了一套新的高頻地波雷達天線方案，計算機仿真說明了可行性.

[1] SEVGI L, PONSFORD A, CHAD H C. An integrated maritime surveillance system based on high-frequency surface-wave radars. 1. Theoretical background and numerical simulations [J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2001, 43 (4): 28-43.

[2] LIU Yongtan, XU Rongqing, ZHANG Ning. Progress in HFSWR research at Harbin Institute of Technology[C]// Proceedings of the International Radar Conference, 2003: 522-528.

[3] 侯杰昌. 關于海態監測分析雷達(OSMAR)的研究[J]. 武漢大學學報:自然科學版, 1994(增刊): 1-3.

HOU Jiechang. Research on ocean state measuring and analyzing radar[J]. Journal of Wuhan University: Natural Science Edition, 1994(Sup): 1-3.(in Chinese)

[4]BARRICK D E. 30 Years of CMTC and CODAR[C]// IEE/EOES/CMTC Proceedings of the Ninth Working Conference on Current Measurement Technology, 2008: 131-136.

[5] BARRICK D E, LIPA B J, LILLEBOE P M. HF radar surface-current mapping: recent US/Canadian advances[C]// Proceedings of the IEEE Fourth Working Conference on Current Measurement, 1990: 22-29.

[6] LIPA B J, BARRICK D E. Least-squares methods for the extraction of surface currents from CODAR crossed-loop data: application at ARSLOE[J]. IEEE Journal of Oceaic Engineering, 1983, 8: 226-253.

[7] OSBORNE M J. OSCR and inter ocean S4 current measurements in Poole Bay[J]. Underwater Technology, 1991, 17(1): 10-18.

[8] BARRICK D E, LIPA B J. Radar angle determination with MUSIC direction finding: US, 5990834[P]. 1999.

[9] BARRICK D E. EEZ Surveillance-compact HF Radar Alternative. EEZ Echnology[M]. 3rd ed. IGG Publishing LTD, 1998: 125-129.

[10] KHAN R, GAMBERG B, POWER D, et al. Target detection and tracking with a high-frequency ground wave radar[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 1994, 19(4): 540-548.

[11] MEADOWS L A. Multi-frequency HF radar observations of the thermal front in the Great Lakes[C]// Proceedings IGARSS 2000, 1: 114-116.

[12] FERNANDEZ M, VESECKY J F, BARRICK D E, et al. Detection of ships with multi-frequency and CODAR sea-sonde HF radar systems[J]. Canadian Journal of Remote Sensing, 2001, 27(4): 277-290.

[13] GURGEL K W, ANTONISCHKI G, ESSEN H H, et al. Wellen radar (WEAR), a new ground wave based HF radar for ocean remote sensing[J]. Coastal Engineering, 1999, 37(3/4): 219-234.

[14] GURGEL K W, ANTONISCHKI G. Measurement of surface current fields with high spatial resolution by the HF radar WERA [C]// IGARSS, 1997, 4(8): 1820-1822.

[15] OSBORNE M J. OSCR and interocean S4 current measurement in Poole Bay, Underwater technology, 1991, 17(1): 10-18.

[16] WYATT L R. Recent work in HF radar measurement of ocean waves[C]// OCEANS. Brest, 1994, 1: 13-16.

[17] WYATT L R. HF radar wave measurement progress towards an operational system[C]// Seventh Inter- national Conference HF Radio Systems and Techniques, 1997: 173-177.

[18] BLAKE T M. Ship detection and tracking using high frequency surface wave radar[C]// Seventh International Conference HF Radio Systems and Techniques, 1997, 441: 291-295.

[19] KINGSLEY S P, BLAKE T M, FISHER A J. Dual HF radar measurements of sea waves from straight coastlines[C]// Seventh International Conference HF Radio Systems and Techniques, 1997, 441: 330-333.

[20] 蘇洪濤. 超視距雷達目標檢測與干擾抑制方法研究[D]. 西安: 西安電子科技大學, 2004.

SU Hongtao. Target detection and suppressing interference for over-the-horizon radar[D]∥ A Dissertation submitted to Xidian University,2004.

[21] ABRAMOVICH Y I, SPENCER N K, ANDERSON S J. Experimental study of the spatial of environmental noise for a surface wave OTHR application[C]// Eighth International Conference on HF Radio Systems and Techniques. Guildford, 2000: 357-361.

[22] ABRAMOVICH Y I. Experimental trials on non-Gaussian environmental noise mitigation for surface wave over the horizon radar by adaptive antenna array processing[C]// Proceedings of the IEEE Signal Processing Workshop, 1999: 340-344.

[23] ANDERSON S J. Directional wave spectrum measurement with multistatic HF surface wave radar[C]// Proceedings IGARSS, 2000, 7: 2946-2948.

[24] Toshio, Toshihiko, Yuichi and Kenro. Observation of ocean current and sea state with a HF ocean radar, Communications Research Laboratory, 1989, 35(176): 387-397..

[25] LAWS K. Measurements of Near Surface Ocean Currents Using HF Radar[D]. Santa Cruz: University of California, 2001.

[26] ANDERSON S J, EDWARDS P J, MARRONE P, et a1. Investigations with the SECAR-a bistatic HF surface wave radar[C]//Proceeding of the International Radar Conference, 2003:717-722．

[27] TRIZNA D B, XU L. Dual-use bistatic multi- frequency HF radar for ship classification and mapping of oceanic currents and vector winds[C]// IEEE International Symposium on Antennas and Propagation Society, 2005, 1A: 392-395.

[28] TRIZNA D B. Microwave and HF multi- frequency radars for dual-use coastal remote sensing applications[C]// Proceedings of MTS/IEEE OCEANS, 2005, 1: 532-537.

[29] GUINVARCH R, BOURGES A, LESTURGIE M. Deformable sea floating large antenna arrays for high frequency surface wave radar[C]// IEEE International Radar Conference, 2005: 242-245.

[30] BOURGES A, GUINVARCH R, UGUEN B, et al. A simple pattern correction approach for high frequency surface wave radar on buoys antennas and propagation[C]// EuCAP, 2006: 1-4.

[31] T Wenlong, L Gaopeng, X Rongqing. Ionospheric clutter mitigation for high-frequency surface-wave radar using two-dimensional array and beam space processing[J]. IET Radar Sonar Navig, 2012, 6(3): 202-211.

[32] 高火濤, 楊子杰, 吳世才, 等. OSMAR2000相控陣天線的分析與設計 [J]. 武漢大學學報, 2001, 47(5): 536-540.

GAO Huotao, YANG Zijie, WU Shicai, et al. Phased array design and analysis for OSMAR2000[J]. Journal of Wuhan University: Natural Science Edition, 2001, 47(5): 536-545.(in Chinese)

[33] 高火濤, 柯亨玉, 楊子杰, 等. 高效緊湊的高頻地波雷達天線陣列設計[J]. 電子學報, 2002, 30 (6): 919-921.

GAO Huotao, YANG Zijie, KE Hengyu, et al. Phased array design foe a high performance compact high-frequency surface radar[J]. Acta Electronica Sinica, 2002, 30 (6): 919-923. (in Chinese)

[34] 劉錦高, 鄭正奇, 王成發, 等. 海況探測分析雷達(SESAR)的研究技術報告[R]. 上海: 華東師范大學電子工程系, 1997.

[35] 陳伯孝, 陳多芳, 張紅梅, 等. 雙/多基地綜合脈沖孔徑地波雷達的信道化接收技術研究 [J]. 電子學報, 2006, 34(9): 1566-1570.

CHEN Boxiao, CHEN Duofang, ZHANG Hongmei, et al. Channelized receiver for bi/multi-static synthetic impulse and aperture ground-wave radar [J]. Acta Electronica Sinica, 2006, 34 (9): 1566- 1570.(in Chinese)

[36] KING R W P. Surface wave radar and its application[J]. IEEE Trans on Antennas Propagat, 2003, 51(10): 3000-3002.

[37] BARRICK D E. History, present status, and future direction of HF surface-wave radars in the USA[C]// Int Conf on Radar, 2003, 9: 652-655.

[38] GURGEL K W, ESSEN H H. On the performance of a shipborne current mapping HF radar[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2001, 5(1): 183-191.

[39] XIE J, YUAN Y, LIU Y. Experimental analysis of sea clutter in shipborne HFSWR[C]// IEE Proceedings Radar, Sonar and Navigation, 2001, 148(2): 67-71.

[40] LESTURGIE M. Use of STAP techniques to enhance the detection of slow targets in shipborne HFSWR[C]// Proceedings of the International Radar Conference, 2003: 504-509.

[41] LI T, KOYAMA L B, SCHUKANTZ J H, et al. EMC study of a shipboard HF surface wave radar[C]// EEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, 1995: 406-410.

[42] BLAKE T M. Development of a rapidly re-deployable HF radar concept[C]// 1st EMRS DTC Technical Conference. Edinburgh, 2004: A6.

[43] LESTURGIE M. Contribution de la technologie radar HF à ondes de surface à la surveillance maritime depuis le littoral[J/OL]. [2012-06-20] http://www.ifremer.fr/dtmsi/colloques/see/communications/c10.pdf.

[44] EMERY D J, DICKEL G. The operation and performance of a multi-frequency HF surface wave radar[C]// IEEE Radar Conference, 2008: 1-6.

[45] 李 雷. 高頻雷達自適應抗干擾技術研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業大學, 2007.

LI Lei. Stusy on Adaptive Interference Mitigation Technique in High Frequency Surface Wave Radar[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2007.

[46] RIDDOLLS R J, ADVE R S. Two-dimensional adaptive processing for ionospheric clutter mitigation in high frequency surface wave radar[C]// IEEE Radar Conference, 2009: 1-4.

[47] 王金榮, 張 寧. 高頻地波超視距雷達[J]. 雷達與對抗, 1994, 3: 1-6.

WANG Jinrong, ZHANG Ning. High frequency ground wave over-the-horizon radar[J]. RADAR & ECM, 1994, 3: 1-6.(in Chinese)

[48] 高火濤, 柯亨玉, 吳世才, 等. 高頻地波雷達探測距離的預估及分析?[J]. 現代雷達, 1999,21(5):31-38.

GAO Huotao, KE Hengyu, WU Shicai, et al. Estimation and analysis of HF ground wave radar detecting range[J]. Modern Radar, 1999, 21 (5): 31-38.(in Chinese)

[49] 魏忠偉, 高火濤, 柯亨玉. 高頻地波雷達接收天線效率對回波信噪比的影響 [J]. 武漢大學學報: 理學版, 2004, 50 (5): 649-653.

WEI Zhongwei, GAO Huotao, KE Hengyu. The effect on SNR of received signal by the efficiency of the receiving antenna of high frequency surface wave radar[J]. Journal of Wuhan University: Natural Science Edition, 2004, 50(5): 649-654.(in Chinese)

[50] NEWMAN E H, RICHMOND J H, WALTER C H, et al. Superdirective receiving arrays[J]. IEEE Trans on Antennas Propagat, 1978, 26(5): 629-634.

[51] BARRICK D E, LIPA B J. Gated FMICW DF radar signal processing for range/ Doppler/ angle determination: US, 5361072 [P]. 1994-11-01.

[52] BARRICK D E. EEZ surveillance the compact HF radar alternative[M]. London: ICG Publishing LTD, 1998: 125-129.

[53] GRIFFITHS L J. Time domain adaptive beam-forming of HF backscatter radar signals[J]. IEEE Trans on Antennas Propagat, 1976, 5: 707-720.

[54] ABRAMOVICH Y I, GROOKHOV A Y, MIKHAYLYUVOV V N, et al. Exterior noise adaptive rejection for OTH radar implementations[C]// Proceedings of ICASSP94. Adelaide, 1994: 105-107.

[55] FABRIZIO G A, ABRAMOVICH Y I, ANDERSON S J, et al. Adaptive cancellation of nonstationry interference in HF antenna arrays[J]. IEE Proc-Radar, Sonar and Navigation, 1998, 145(1): 19-24.

[56] 李高鵬, 李 雷, 許榮慶. 基于海雜波保持的高頻地波雷達干擾抑制方法研究 [J].電波科學學報, 2005, 20 (5): 358-362.

LI Gaopeng, LI Lei, XU Rongqing. RF interference suppression method based on sea-clutter-wave maintaining for HF Ground-wave radar[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2005, 20 (3): 358-343.(in Chinese)

[57] 李高鵬, 李 雷, 許榮慶. 高頻地波雷達干擾抑制方法研究[J]. 電子學報, 2005, 33 (3): 514-516.

LI Gaopeng, LI Lei, XU Rongqing. Study of interference rejection methods in high frequency surface wave radar[J]. Acta Electronica Sinica, 2005, 33(3): 514-516. (in Chinese)

[58] FABRIZIO A, GERSHMAN A B, TURLEY M D. Robust adaptive beamforming for HF surface wave Over-the-Horizon radar[J]. IEEE Trans on AES, 2004, 40(2): 510-525.

[59] 強 勇, 侯 彪, 焦李成, 等. 天波超視距雷達抑制流星余跡干擾方法的研究 [J]. 電波科學學報, 2003, 18 (1): 23-27.

QIANG Yong, HOU Biao, JIAO Licheng, et al. An approach of suppressing meteor trail interference in over-the-horizon radar[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2003, 18 (1): 23-27. (in Chinese)

[60] 高火濤, 鄭 霞, 李 杰, 等. HFSWR單極子交叉環天線陣的自適應抗干擾[J]. 電子學報, 2003, 31(10):1532-1535.

GAO Huotao, ZHENG Xia, LI Jie, et al. Adaptive Anti-interference for high-frequency surface wave radar based on orthogonal loop/whip antenna arrays [J]. Acta Electronica Sinica, 2003, 31 (10): 1532-1535. (in Chinese)

[61] 陳 聰, 高火濤, 張小林. 高頻地波雷達天線陣抗電離層干擾[J]. 電波科學學報, 2007, 22 (4): 665-669.

CHEN Cong, GAO Huotao, ZHANG Xiaolin. Adaptive nulling of ionospheric self-interference for HFGWR[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2007, 22 (4): 665-669.(in Chinese)

[62] LEONG H W H. A comparison of sidelobe cancellation techniques using auxiliary horizontal and vertical antennas in HF surface wave radar [C]// IEEE international Radar conference, 2000: 672-677.

[63] SOLOMON I S D, GRAY D A, ABRAMOVICH Y I, et al. Over the horizon radar array calibration using echoes from ionized meteor trails[J]. IEE Proc Radar, Sonar Navig, 1997, 145 (3): 173-180.

[64] SOLOMON I S D, GRAY D A, ABRAMOVICH Y I, et al. Receiver array calibration using disparate sources [J]. IEEE Trans on AP, 1999, 47(3): 496-505.

[65] SOLOMON I S D, GRAY D A, ABRAMOVICH Y I. Sources for OTH radar array calibration[C]// AP-S International Symposium on IEEE Antennas and Propagation Society, 1997: 306-308.

[66] HUNG E K L. A Calibration Procedure For an HFSWR Receive Array[R]. Ottawa: Defence Research Establishment, 2001: 1-39.

[67] 劉 源, 鄧維波, 許榮慶. 高頻段超方向性天線陣列設計 [J]. 微波學報, 2004, 20 (4): 72-75.

LIU Yuan, DENG Weibo, XU Rongqing. A Design of Superdirective Antenna Array in the HF Band[J]. Journal of Microwaves, 2004, 20(4): 72-75.(in Chinese)

[68] 劉 源, 鄧維波, 李 雷, 等. 一種超方向性陣列天線綜合方法 [J]. 電子學報, 2006, 34 (3): 459-463.

LIU Yuan, DENG Weibo, LI Lei, et al. A pattern synthesis method for superdirective array antennas[J]. Acta Electronica Sinica, 2006, 34(3): 459-463.(in Chinese)

[69] 魏忠偉, 高火濤, 柯亨玉. 改進遺傳算法對高頻寬帶加載天線的優化設計[J]. 電波科學學報, 2004, 19 (3): 343-347.

WEI Zhongwei, GAO Huotao, KE Hengyu. Optimization design of high frequency broadband loaded antennas using an improved genetic algorithm[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2004 19 (3): 343-347.(in Chinese)

[70] 紀奕才, 郭景麗, 劉其中. 加載法向模螺旋天線的研究[J]. 電波科學學報, 2002, 17 (6): 573-578.

JI Yicai, GUO Jingli, LIU Qizhong. The loaded normal mode helical antennas[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2002, 17(6): 573-578. (in Chinese)

[71] 周 斌, 劉其中, 郭景麗. 螺旋天線的快速分析及寬帶化設計[J]. 電波科學學報, 2005, 20(5): 647-650.

ZHOU Bin, LIU Qizhong, GUO Jingli. Fast analysis and broadband design of the helical antenna[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2005, 20 (5):647-650. (in Chinese)