SSDBF低成本扩频数字波束形成技术研究(2)
信号的数字总线（多路或单路）。
目前也有一些低成本电扫描天线的研究，比如：频率扫描天线、分时开关切换的
DBF阵列。频率扫描天线是通过改变天线的工作频率来改变天线单元间的相位关系，
也可实现波瓣指向的改变，它的特点是天线波瓣的指向是工作频率的函数[9]
；分时开
关切换的DBF阵列所有阵元共用一个接收通道，通过切换开关分时选通各阵元，各阵
元的感应信号在时域上是错开的[10]
。 但是这两种方法与真正意义上DBF相比存在诸多
不足：频扫天线有一个严重缺点，即它为一个串馈(慢波线结构)阵列，因此，第一，
它的过渡历程比较长，必须有足够长的时间才能形成一个完整的(稳态的)波瓣，因而
扫描速度受到一定的限制；第二，电磁波在馈线中边传播边辐射，能量在馈线中损耗，
比通常的并馈阵列严重的多，因而频扫阵列不宜太长，即波瓣不宜太窄；第三，环境
温度过大的变化，便会使波瓣指向产生误差，波瓣性能变坏。另外，频扫天线波瓣的
角位置，与工作频率是一一对应的，一旦这种对应规律被敌人窃获，易受干扰。而且
一个频扫天线，不能同时用频率不同的两部发射机来馈电，即不能用于频率分集制[11]
；分时开关切换的DBF阵列在同一时刻只有一个阵元接收信号，大大降低了回波信号的
功率的有效利用。扩频数字波束形成雷达技术（SSDBF，spread spectrum DBF）则解
决这一问题，它通过将接收阵列天线每个阵元接收信号进行简单的调制后合成，采用
一个传输通道和单个ADC将其数字化，通过信号处理的方式恢复出每个通道接收到的
信号，进而可以实现真正意义上的DBF，这种技术真正达到了低成本DBF的目的，并
且不再需要时钟分布和相位-频率同步在整个阵列的重新校准，它是CDBF所必须且繁
琐的任务，数据量也会大大减少，因此具有极大的吸引力。
1.2 论文研究内容与结构安排
全文对扩频DBF的原理进行了详尽的分析和说明，并使用matlab进行建模仿真，
得出对实际工程有借鉴意义的结论。论文结构安排如下：
第二章首先介绍了DBF的基本原理，讨论了线性阵列的基本模型，为扩频DBF的研
究做下铺垫；继而给出了SSDBF的基本结构和相关说明；最后对SSDBF的原理进行具体
分析。
第三章根据所给的具体指标对系统的配置和波形的参数进行选择，完成目标回波
信号建模和SSDBF系统建模，给出SSDBF结构中的每一步的仿真结果，最后使用解复
用后的各通道信号，形成同时多波束，正确的完成了对不同和角度公布的5个目标的
检测。
2 低成本扩频DBF基本原理和系统结构
2.1 DBF的基本原理
利用阵元直接相干叠加而获得输出，很显然，只有在垂直于阵列平面方向的
入射波在阵列输出端才能同相叠加，以致形成方向图中的主瓣的极大值。如果阵
列可以围绕它的中心轴旋转，那么当阵列输出为最大时，空间波必然由垂直于阵
列平面的方向入射而来。但有些天线阵列是很庞大的，是不能转动的。因此，设
计一种相控阵天线法，或称常规波束形成法。在这种方法中，阵列输出选取一个
适当的加权向量以补偿各个阵元的传播时延，从而使在某一期望方向上阵型输出
可以同相叠加，进而使阵列在该方向上产生一个主瓣波束，而对其他方向上产生
较小的响应，用这种方法对整个空间进行波束扫描就可确定空中待测信号的方位。这些权值可以根据阵元获取的采样数据，甚至包括波束形成输出数据，运用某种自适应准则（如，最大信噪比，最小均方误差，最小噪声方差准则等）进行实