频控阵在识别二次雷达中的设计应用

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2025.04.012

摘要/Abstract

摘要：

为提升识别二次雷达防侦收、抗截获能力，利用频控阵天线波束距离-方位-时间多维耦合特性，提出了频控阵识别二次雷达应用总体思路。采用数字基带复合频偏控制方法，降低频控阵阵列通道实现成本和复杂度；通过差异对数频偏优化波束旁瓣，实现对特定位置点状波束的照射，信号发射更隐秘、更安全，提高防侦收、截获的能力；提出基于时变加权的长驻留波束优化设计方法，确保识别二次雷达通信信号的有效接收和识别概率达成。频控阵识别二次雷达的应用研究为新型装备的研制奠定基础，也为其他系统应用提供借鉴和参考。

关键词: 频控阵天线, 距离-方位-时间多维耦合, 阵列通道设计, 点状波束, 波束捷变

Abstract:

To enhance the combat survival ability of secondary radar， the application of frequency diverse array in secondary radar is proposed， making use of the distance-angle-time coupling characteristics of frequency diverse array. The method of digital baseband composite frequency offset is used to reduce the implementation cost and complexity of FDA； optimize the beam sidelobe through differential logarithmic frequency offset to achieve the irradiation of dot-shaped beam at specific positions， improving the covertness and security of signal transmission； and propose the optimization design method of long dwell beam based on time-varying weighting to ensure the effective reception and recognition probability of secondary radar signals. The application research of FDA in identifying secondary radar lays the foundation for the development of new equipment and also provides reference for other system applications.

Key words: frequency diverse array, distance-angle-time coupling characteristics, array channel design, dot-shaped beam, beam agility

中图分类号:

TN958

康振梅. 频控阵在识别二次雷达中的设计应用[J]. 现代防御技术, 2025, 53(4): 112-120.

Zhenmei KANG. Design Application of Frequency Diverse Array in Secondary Radar[J]. Modern Defense Technology, 2025, 53(4): 112-120.

图/表 11

图1 频控阵天线各阵元信号示意图

Fig. 1 Array element signal of FDA

图2 相控阵和频控阵天线波束对比图

Fig. 2 Beam patterns of phased array and FDA

图3 频控阵天线不同时刻观测的波束照射图

Fig. 3 Beam illumination diagrams of FDA at different times

图4 频控阵二次雷达设备设计实现框图

Fig. 4 Block diagram for the design of FDA secondary radar

图5 频控阵天线阵列发射通道设计方案

Fig. 5 Design scheme of transmission channel for FDA

图6 波束增益误差随频率误差α的变化曲线

Fig. 6 Variation curve of beam gain error with frequency error

图7 不同线性频偏参数下的波束特性图

Fig. 7 Antenna beam with different linear frequency offset

图8 不同阵元间隔的天线波束特性图

Fig. 8 Antenna beam with different element spacing

图9 频控阵点状波束图

Fig. 9 Dot-shaped beam of FDA

图10 O点在不同时刻波束照射图

Fig. 10 Beam illumination of point O at different times

图11 多发询问发射波束捷变示意图

Fig. 11 Schematic diagram of transmit beam agility

参考文献 17

[1]	ANTONIK P， WICKS M C， GRIFFITHS H D， et al. Frequency Diverse Array Radars［C］∥2006 IEEE Conference on Radar. Piscataway： IEEE， 2006： 215-217.
[2]	EKER T， DEMIR S， HIZAL A. Exploitation of Linear Frequency Modulated Continuous Waveform （LFMCW） for Frequency Diverse Arrays［J］. IEEE Transactions on Antennas and Propagation， 2013， 61（7）： 3546-3553.
[3]	DING Y， ZHANG J， FUSCO V. Frequency Diverse Array OFDM Transmitter for Secure Wireless Communication［J］. Electronic Letters， 2015， 51（17）： 1374-1376.
[4]	WANG Wenqin. Subarray-Based Frequency Diverse Array Radar for Target Range-Angle Estimation［J］. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems， 2014， 50（4）： 3057-3067.
[5]	王文钦，邵怀宗，陈慧. 频控阵雷达：概念、原理与应用［J］. 电子与信息学报， 2016， 38（4）： 1000-1011.
	WANG Wenqin， SHAO Huaizong， CHEN Hui. Frequency Diverse Array Radar： Concept， Principle and Application［J］. Journal of Electronics & Information Technology， 2016， 38（4）： 1000-1011.
[6]	张希会，王文钦. 频控阵特征及应用前景综述［J］. 电讯技术， 2016， 56（7）： 826-832.
	ZHANG Xihui， WANG Wenqin. Properties and Application Prospects of Frequency Diverse Array： An Overview［J］. Telecommunication Engineering， 2016， 56（7）： 826-832.
[7]	王文钦，陈慧，郑植，等. 频控阵雷达技术及其应用研究进展［J］. 雷达学报， 2018， 7（2）： 153-166.
	WANG Wenqin， CHEN Hui， ZHENG Zhi， et al. Advances on Frequency Diverse Array Radar and Its Applications［J］. Journal of Radars， 2018， 7（2）： 153-166.
[8]	王文钦，张顺生. 频控阵雷达技术研究进展综述［J］. 雷达学报， 2022， 11（5）： 830-849.
	WANG Wenqin， ZHANG Shunsheng. Recent Advances in Frequency Diverse Array Radar Techniques［J］. Journal of Radars， 2022， 11（5）： 830-849.
[9]	何亮. 基于阵列的方向调制在安全通信上的应用研究［D］. 成都：电子科技大学， 2017.
	HE Liang. Research on Application of Directional Modulation for Security Communication Based on the Arrays［D］. Chengdu： University of Electronic Science and Technology of China， 2017.
[10]	徐健. 基于频控阵的雷达抗干扰方法研究［D］. 成都：电子科技大学， 2019.
	XU Jian. A Research of Interferences Suppression Based On Frequency Diverse Array［D］. Chengdu： University of Electronic Science and Technology of China， 2019.
[11]	陈慧，邵怀宗，潘晔，等. 基于稀疏表示的频控阵 MIMO 雷达多目标定位［J］. 雷达科学与技术， 2015， 13（3）： 259-264.
	CHEN Hui， SHAO Huaizong， PAN Ye， et al. Multiple Targets Localization in Sparse Representation-Based Frequency Diverse Array MIMO Radar［J］. Radar Science and Technology， 2015， 13（3）： 259-264.
[12]	HU Jinsong， YAN Shihao， SHU Feng， et al. Artificial-Noise-Aided Secure Transmission with Directional Modulation Based on Random Frequency Diverse Arrays［J］. IEEE Access， 2017， 5： 1658-1667.
[13]	QIU Bin， XIE Jian， WANG Ling， et al. Artificial-Noise-Aided Secure Transmission for Proximal Legitimate User and Eavesdropper Based on Frequency Diverse Arrays［J］. IEEE Access， 2018， 6： 52531-52543.
[14]	吴炜霞，李晓东，邓招. 基于频控阵实现的射频隐身技术应用探讨［J］. 航天电子对抗， 2019， 35（3）： 33-36.
	WU Weixia， LI Xiaodong， DENG Zhao. Discussion on Application of RF Stealth Technology Based on Frequency Control Array［J］. Aerospace Electronic Warfare， 2019， 35（3）： 33-36.
[15]	关浩亮，张顺生，王文钦. 基于频控阵的无源定位对抗技术［J］. 雷达学报， 2021， 10（6）： 833-841.
	GUAN Haoliang， ZHANG Shunsheng， WANG Wenqin. Passive Localization Countermeasure Based on Frequency Diverse Array［J］. Journal of Radars， 2021， 10（6）： 833-841.
[16]	严济鸿，王顺祥，居宇欢，等. 一种频控阵抗主瓣欺骗干扰的方法［J］. 现代防御技术， 2023， 51（6）： 105-111.
	YAN Jihong， WANG Shunxiang， JU Yuhuan， et al. An Anti-main Lobe Deceptive Jamming Method with Frequency Diverse Array［J］. Modern Defence Technology， 2023， 51（6）： 105-111.
[17]	张晶，王博，孟国祥，等. 频控阵雷达对雷达侦察测向的欺骗机理研究［J］. 航空兵器， 2024， 31（1）： 71-76.
	ZHANG Jing， WANG Bo， MENG Guoxiang， et al. Research on the Deception Mechanism of Frequency Diverse Array Radar in Radar Reconnaissance and Direction Finding［J］. Aero Weaponry， 2024， 31（1）： 71-76.