频分多波束技术在相控阵天气雷达中的应用

王刚，魏艳强，王志锐，贾晓星

（北京无线电测量研究所，北京 100854）

随着相控阵技术的不断发展[1-3]，二十世纪六十年代，美国开始利用相控阵技术进行监视和跟踪飞机。到了七十年代，相控阵技术得到了迅速发展。到了八十年代，相控阵技术开始用于气象目标的探测，并取得了很好的观测效果。

相控阵技术能够进行波束的电子扫描，其多波束观测技术能够提高波束扫描效率，但是带来了天线方向图的不稳定性，需要进行优化处理。针对相控阵雷达体制的天线方向图研究，Tai通过研究均匀照射阵列的增益，提出线性阵列增益优化[4]。Uzkov同样采用均匀阵列进行研究，提出了正规方法进行阵列优化[5]。Cheng和Tseng采用Hermitian二次式方法，得到阵列的方向图、增益、效率的优化结果[6]。自适应阵列理论目前已经有了很大的发展，基于方向图优化的数学理论建立在矩阵理论尤其是二次式优化的基础之上[7-8]。Howells和Applebaum提出受由阵列加权网络构成的特定静态阵列方向图限制的信噪比优化方法，该优化是基于无干扰情况下进行的[9]。Widrow利用搜索阵列输出信号与某些已知参考信号间的最小均方误差进行阵列优化[10]。

这些优化算法仅根据对测量结果的处理来优化回波，当相控阵天气雷达采用多波束观测大范围天气现象时，多波束接收会存在相邻波束副瓣进入到主瓣的情形。此时接收回波已经混叠在一起，如果副瓣电平较高，很难通过优化算法来抑制干扰。该文在X波段一维相控阵天气雷达设计基础上，采用频分多波束技术进行多频段波束形成优化处理，来实现多波束接收时去除旁瓣、干扰等影响[11]。……