远场目标检测是雷达系统中一个重要的研究领域,它涉及到如何从远处准确地探测、跟踪以及定位目标。本文中提到的频率多样性阵列(Frequency Diverse Array, FDA)是一种新型的阵列技术,它的提出是为了克服传统相控阵在远距离检测上的不足。相控阵的发射波束图只与角度有关,不包含距离信息,因此传统相控阵无法用于距离检测。而频率多样性阵列(FDA)通过在阵元之间应用频率偏移,可以实现对空间目标的距离-角位置的估计。
在传统的相控阵雷达系统中,发射波束图是角度的函数,但并不包含关于目标距离的信息。因此,这种传统雷达系统无法用于距离检测。为了解决这一问题,Antonik等人提出了频率多样性阵列(Frequency Diverse Array, FDA)的概念,通过在阵列元素之间应用频率偏移,能够自动扫描具有距离-角度依赖性的波束图。FDA雷达的一个重要应用就是空间目标的距离-角估计。
然而,传统的FDA在直接用于检测时存在范围-角度耦合问题和范围周期性的问题。对数频率偏移(Logarithmic Frequency Offset, Log-FDA)通过应用非均匀偏移解决了周期性问题,但Log-FDA在用于目标检测和定位时的应用范围有限。本文提出了一种基于对数频率增量的FDA系统,并在其中使用了加权函数作为发射阵列,同时采用了相控阵作为接收阵列。所提出的系统可以扫描全角度,且不需要目标距离或角度的先验信息。同时,通过该系统可以获得具有较低旁瓣的发射波束模式,从而减少了干扰的影响。
为了验证提出的系统对远场目标距离-角成像的效果,文章通过仿真结果进行了验证。文章中提及的关键技术包括频率多样性阵列(FDA),对数频率偏移(Log-FDA)以及加权函数。这些技术是本文研究的核心内容,并且在文章的摘要和介绍部分都有详细说明。
频率多样性阵列(FDA)是一种创新的阵列技术,它通过在阵元之间加入频率偏移来实现与传统相控阵不同的功能。与传统相控阵相比,FDA可以提供包含距离信息的波束图,从而使得距离检测成为可能。这种波束图的特性使得FDA在空间目标检测领域具有巨大的应用潜力。然而,传统的FDA面临一个主要问题,那就是当频率偏移是均匀的时候,它会产生范围周期性,这限制了它的使用范围。为了解决这一问题,Log-FDA采用了一种非均匀的频率偏移方法来克服周期性问题,从而在检测和定位目标时有更好的性能表现。但即便如此,Log-FDA在目标检测和定位的应用方面依然有限。
为了解决上述问题,本文提出了一种改进的FDA系统,该系统通过使用基于对数频率增量的加权函数作为发射阵列,而接收阵列则采用传统相控阵。提出的系统能够扫描全角度,并且无需目标的距离或角度信息。这样就可以在不增加过多硬件成本的前提下,实现对远场目标的有效检测。另外,该系统还可以获得具有较低旁瓣的波束模式,这有助于减少由于干扰带来的影响。波束模式中的旁瓣水平是衡量阵列天线性能的一个重要指标,较低的旁瓣有助于提高目标检测的准确性和系统的抗干扰能力。
文章最后指出,通过仿真实验验证了提出系统的有效性,即该系统对于远场目标的距离-角成像具有良好的性能。这些仿真结果证明了新提出的方法在远场目标检测方面具有理论和实践上的价值。
关键词:频率多样性阵列(FDA)、对数频率偏移(Log-FDA)、加权函数。这些关键词总结了文章的主要研究内容和创新点,是理解本文主题的关键所在。通过这些关键词,可以理解远场目标检测技术的研究背景、存在问题以及本文提出的解决方案和研究意义。