共形相控陣雷達雜波仿真

張新苗

【摘 要】天線陣面與平臺共形可有效利用平臺的空間，口徑達到最大，由于天線方向性系數的改變，地面雜波的分布與常規平面陣不同。本文對圓柱共形陣的地面雜波進行了仿真，給出了機載運動平臺和氣球載準靜止平臺地面雜波的分布，并對系統濾波器設計提出了建議。

【關鍵詞】共形陣;方向圖;雜波;改善因子

中圖分類號： TN958.2文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）16-0051-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.023

Analysis of Clutter of conformal Phased Array Radar

ZHANG Xin-miao

（The 38th research institute of China electronic technology corporation，Hefei Anhui 230000，China）

【Abstract】Conformal antenna array and platform can effectively use the platform aperture.It is easy to achieve the maximum array aperture.Due to the change of antenna directivity coefficient，the ground clutter distribution is different from that of plane array.The ground clutter distribution of a conformal cylindrical array of airborne moving platform and balloon-borne quasi-stationary platform is simulated in this paper.Some suggestions on the design of system filter are put forward.

【Key words】Conformal array;Directivity figure;Clutter;Improvement factor

0 引言

升空平臺對載荷安裝空間、重量和功耗等限制苛刻。在升空平臺上使用傳統的平面陣面，口徑難以增大，雷達載荷的威力也受到極大的限制。共形天線陣列可以較好地解決這一矛盾，文獻[1]提出將天線陣與平臺結構進行一體化設計，可以有效增大天線有效孔徑，提高天線的增益，增大雷達載荷的探測威力，從而較早地發現低空飛行的目標。文獻[2]提出由于雷達載荷探測低空目標時，波束一般指向地面，較強的地雜波會影響目標的檢測，因此在進行雷達設計時需要充分考慮地雜波的影響。

本文針對圓柱面共形天線陣的情況，分析了共形天線陣的方向性系數圖，分別對靜止平臺和運動平臺條件下的雜波進行了仿真，并通過仿真給出了目標檢測的改善因子需求。

1 共形天線陣

對于圓柱形共形天線陣，文獻[3]給出了遠場電場強度可以用下式表示：

其中， 為天線單元相對于坐標系原點的相位， 為掃描到角 時移相器提供的移相量，可以用下式求出：

其中， 為天線單元的空間位置。

2 雜波仿真

當雷達波束的仰角較小或指向下方時，從雷達副瓣進入接收機的雜波強度較大，會影響小目標的檢測，由雷達方程可以推導出地雜波的回波功率大小可以由下式給出：

其中， 為雜波等效散射截面積[3]，？滓 為后向散射系數，？準為雷達波束擦地角，？茲 為雷達波束方位向寬度;Pt為發射功率，GtGr為發射增益和接收增益乘積，？姿為工作波長，R為雜波距離，L為雷達系統損耗。

雜噪比可以用下式求出：

其中，k0為波爾茲曼常數，TS為系統噪聲溫度，Fn為噪聲系數，B為噪聲帶寬。

上圖橫軸表示多普勒，縱軸表示雷達距離門，由于仿真時設置的脈沖重復頻率較高，最大不模糊距離較小，圖中給出的結果為距離多次折疊之后的結果，從圖中可以看出，主瓣雜波有一個固定的負值多普勒，說明主瓣方向指向正側視偏向后方，從主瓣進入接收機的雜波比副瓣雜波強得多，因此在雷達設計時需要考慮主雜波的影響，盡量減小主雜波的寬度，以提高雷達的最小可檢測速度，另外可以在信號處理過程中通過設置濾波器凹口位置的方式抑制主瓣地雜波，提高信雜比。下圖橫軸表示方位角，縱軸表示距離門，可以明顯看出雷達雜波強度與天線方向性系數之間的關系，因此通過接收加權的方式降低雷達天線的副瓣，可以有效地抑制副瓣雜波，提高信雜比。

3 結論

本文針對圓柱共形陣的情況對共形相控陣雷達在不同平臺下的雜波譜進行了仿真分析。從結果中可以看出，主瓣雜波比副瓣雜波強得多，因此需要檢測低速目標時需要盡量減小主雜波的寬度;當不需要檢測低速運動目標時，可以通過設置濾波器的凹口位置抑制主雜波的影響。副瓣雜波取決于天線的副瓣高度，因此通過加權的方法降低副瓣，可以有效抑制副瓣雜波。

本文仿真是針對共形天線陣開展的，仿真結果可以給共形相控陣雷達的設計提供理論依據。

【參考文獻】

[1]何慶強.安裝在曲面平臺上的共形陣快速計算方法研究[J].湖北民族學院學報（自然科學版），2011，29（2），180-183.

[2]羅毅，劉國歲.機載預警雷達雜波模型[J].電子學報，2000，28（9），117-119.

[3]楊正，曹志耀，方勝良.機載脈沖多普勒預警雷達海地雜波功率計算[J].現代雷達，2007，29（3），12-13.

[4]高飛，謝文沖，段克清，王永良.共形陣機載相控陣雷達統一雜波建模與分析[J].國防科技大學學報，2008，30（6），94-100.

[5]彭世蕤.地（海）雜波反射率模型研究[J].空軍雷達學院學報[J].2000，14（4），1-4.

[6]康士峰，羅賢云，葛德彪，張忠治.任意姿態機載PD雷達三維地雜波算法研究[J].2000，28（3），21-24.