数字阵列雷达：发射数字波束形成

我们知道数字阵列雷达可实现发射波形产生与接收信号处理的全数字化处理，收发均无需波束形成网络与移相器。

在发射端用直接数字频率合成技术(DDS)在数字域形成发射波形，在接收端用模/数转换器(A/D)将接收的模拟信号变为数字信号，进行后续处理。

数字阵列雷达在发射时由数字波束形成器给出发射波束扫描所需的幅度和相位控制字，在波形产生时预置相位和幅度，经上变频与放大后由辐射单元发射出去，信号在空间进行功率合成。

在接收时每个单元接收的信号经过下变频与数字接收后，信号送数字波束形成器、信号处理、数据处理单元进行数字处理。

也就是说，波形产生、发射/接收数字波束形成、检测与跟踪处理等所有功能均在全数字化的高速信号处理机中通过软硬件实现，具有幅相控制精度高、瞬时动态范围大、空间自由度髙、波朿形成灵活等典型特征。

这篇文章中简单介绍了DDS的基本原理，它由相位累加器、正弦查找表、数模转换器等组成，在时钟节拍下产生所需要的信号。其中，较为重要的参数就是相位控制字和频率控制字。

发射数字波束形成将传统相控阵发射波束所需要的幅度加权和移相从射频部分移到了数字，波束扫描更快更灵活，通道的幅相校正易实现；由于幅度和相位的控制精度更高，容易实现低副瓣发射波束；另外，对于大阵列和长脉冲信号，波形产生时可通过内插产生任意数字时延，克服孔径渡越的问题。

数字阵列雷达将多个数字T/R组件集成形成雷达前端功能模块，称为"数字阵列模块(DAM)"，用基于DDS技术的移相功能代替传统的微波数字移相器，用幅度控制功能代替微波数控衰减器，波束形成与信号产生融合在一起，实现发射数字波束形成(DBF)。

数字波束形成(DBF)技术最初是用于相控阵雷达的接收系统，在期望方向上形成主瓣来通过有用信号，用副瓣来抑制非期望方向的信号，达到空域滤波的目的。但由于阵列天线在收发状态下具有互易特性，因此DBF也可使用于发射系统。

数字阵列雷达的发射系统也是一个多通道系统，每个天线单元对于一路数字T/R通道，通过改变每个通道DDS产生波形的初始相位来控制阵列相位，达到控制波束指向的目的。每个通道的信号参数(例如频率、带宽、时宽和调频形式等)都独立可控，因此波束形成的灵活性很好。