自適應濾波在雷達中的應用

第十三章自適應濾波在雷達中的應用自適應濾波在雷達中有廣泛的應用：自適應動目標顯示（自適應MTI）自適應旁瓣對消自適應數字波束形成自適應空時聯合處理等。相關技術

MTD

旁瓣匿影

CFAR及自適應檢測13.1雷達信號最優濾波雷達回波最佳濾波器的頻率響應其中雜波很強時雷達回波調制信號調制信號的頻譜回波信號的頻譜其中其中為單個視頻脈沖，其頻譜為

圖13.1矩形高頻脈沖頻譜示意圖最佳濾波器頻率響應為其中圖13.2對雷達信號的處理13.2雷達自適應動目標顯示

（MTI）濾波器回波頻率與發射頻率之差為多普勒頻率圖13.3有風速補償的MTI電路13.2.2調整相干振蕩器頻率的自適應MTI系統圖13.4TACCAR系統圖13.5VCO控制自適應MTI濾波器13.2.3普通DMTI圖13.6 數字對消器

（a）二脈沖對消器（b）多脈沖對消器13.6(a)傳輸函數及頻率響應為13.6(b)傳輸函數為加權系數為二項式系數圖13.7三脈沖MTI濾波器三脈沖MTI濾波器頻率特性為

開環自適應MTI濾波器-1設輸入的功率譜為輸出功率最佳值滿足方程得中間支路的最佳加權為圖13.8雙脈沖對消器二脈沖MTI濾波器傳輸函數為頻率特性為輸出功率為有或或其中圖13.9采用式13.2.16算法的自適應MTI圖13.10采用式（13.2.16）算法的自適應MTI實現框圖有漏泄的積分器的傳輸函數為:為對消的雜波,應為的估計式開環自適應MTI濾波器-2圖13.12計算的電路圖13.13多級自適應MTIDMI算法按二項式系數分布，設為

13.2.5閉環自適應MTI濾波器LMS算法圖13.14

具有一個自適應環的MTI濾波器圖13.15具有多個自適應環的MTI系統圖13.16采用HA算法的自適應MTI濾波器13.2.6線性預測和自適應雜波對消圖13.17線性預測自適應MTI圖13.18采用格形濾波的自適應MTI圖13.19噪聲對消自適應MTI

圖13.20數據的空間關系圖13.21預測和噪聲對消結合的自適應MTI

圖13.22預測式自適應MTI13.3動目標檢測（MTD）圖13.23MTD系統圖13.24MTD信號處理部分框圖圖13.25

非零速濾波器

頻率響應圖13.26零速濾波器頻率響應

圖13.27雜波圖處理單元13.4超低副瓣及多波束Dolph-Chebyschev

Taylor在主瓣區非常接近Chebyschev波束，但是副瓣隨方向角而降低。Haming、Kaiser-Bessel圖13.28多波束形成13.5旁瓣匿影(SLB)圖13.29旁瓣匿影原理a)框圖

b)波束圖圖13.30單脈沖雷達波束實現副瓣匿影13.6自適應旁瓣對消（SLC）圖13.31自適應旁瓣對消系統圖13.32陣列主波束形成旁瓣對消系統圖13.33波束形成網絡旁瓣對消系統圖13.34同時采用旁瓣對消和旁瓣匿影的框圖13.7機載雷達雜波抑制和DPCA圖13.

35雙天線雜波對消系統

圖13.

36單脈沖自適應地雜波抑制電路和差網絡有關系式

可得

鑒相器（1）的輸出為

鑒相器（2）的輸出為

13.7.2自適應技術和DPCA技術圖13.

37DPCA天線的相位中心

兩次發射脈沖時間內飛機飛行距離通常將接收天線接成和差形式，即圖13.38自適應DPCA雜波抑制系統

13.8時空聯合處理圖13.39機載雷達天線陣幾何關系雜波單元P的多普勒頻率對于側視陣，上式成為(13.8.2)(13.8.3)(13.8.4)(13.8.5)圖13.

40側視陣瞄準方向與多普勒頻率的關系(13.8.5)圖13.41側視雜波譜例

圖13.42側視陣空時自適應濾波原理圖13.43空時聯合處理各通道FIR濾波器抽頭處輸入函數為

最佳權的公式為

令其中13.9雷達自適應天線系統圖13.44二元陣的功率倒置自適應算法公式為因，即得圖13.44開環二維自適應陣自適應陣圖13.45開環自適應算法圖13.46開環二元陣詳細框圖圖13.

47開環二元陣試驗結果13.9.2X波段雷達自適應干擾置零系統X波段雷達自適應干擾置零系統，目標回波頻率與發射頻率之差取決于回波距離，其關系為自適應加權矢量圖13.49單干擾情況的自適應波束

圖13.50RST－DBF自適應波束形成系統框圖13.9.3美國林肯實驗室研制的RST－DBF系統圖13.51數字基帶正交采樣圖13.52RST－DBF的通道均衡（取第一路為參考）選1＃通道為參考通道），i通道理想均衡響應為SMI算法計算權采用酉陣將三角化有：式(13.9.8)成為：適應權由下列前代和回代實現：圖13.53RST-DBT信號處理機13.9.4美國海軍數字陣列雷達（DAR）項目該項目由美國海軍辦公室（ONR）贊助