交错阵列甚低频信号产生方法研究

摘要

10 kHz量级甚低频电磁波信号具有较强的地物穿透能力,可用于地质勘探.由于其天线尺寸在10 km量级,其应用场合受到限制,研究基于适当尺寸高频雷达天线的甚低频电磁波信号产生方法具有重要意义.该文提出基于高频阵列天线产生甚低频信号的概念,利用阵列天线合成产生近光速远离运动雷达多普勒信号,实现信号频率的大幅降低.给出了发射波形、交错阵列设计和阵列参数选择方法.将周期脉冲串信号作为辐射单元信号,增大合成信号脉宽.利用阵列产生的脉宽展宽量填补脉冲信号的休止期,在目标区合成时间连续的甚低频信号.采用峰值旁瓣比(PSLR)、积分旁瓣比(ISLR)、阵列发射信号与合成信号的频谱对比评价合成低频信号的性能和发射信号的能量利用率.该文仿真了百米量级阵列100 MHz辐射单元信号在目标区合成10 kHz甚低频信号的情况:9行阵列构成交错阵列、辐射单元信号脉宽设置为0.115 μs时,合成信号频谱的峰值旁瓣比和积分旁瓣比分别为13.34 dB和9.44 dB,10 kHz低频信号在合成信号中的能量占比为89.79％.该文分析了辐射单元间距误差、辐射单元信号时间、相位与幅度误差以及目标偏离预定位置的影响.仿真结果表明了该文方法的有效性.