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波束形成技术是现代阵列信号处理领域的重要分支之一,基于相控阵的波束形成技术已经相当成熟,频控阵具有不同于传统相控阵的距离依赖性波束和空间波束自动扫描特性,因而具有更多潜在的应用场景,比如距离相关发射能量控制、距离依赖性干扰抑制、空间目标检测和定位等。这些应用都是建立在频控阵波束形成理论基础之上的,因此,本文以四川省科技项目“频控阵列研究”和国家自然科学基金项目“基于频控阵的无线通信理论与方法的研究”为支撑开展,着重研究基于频控阵的波束形成技术。本文的主要工作和创新点体现在以下四个方面:1.深入研究了相控阵的波束形成方法和频控阵的波束方向图特性。频控阵作为相控阵的一种推广阵列,完全可以借鉴相控阵波束形成方法来建立频控阵的波束形成理论。首先研究了相控阵常规波束形成方法及其自适应波束形成方法,随后探讨了频控阵波束方向图特性及关键设计参数对频控阵波束方向图的影响,为频控阵波束形成技术的研究奠定基础。2.提出一种基于频控阵的空间点状波束形成方法。频控阵在空间形成S-型波束,距离和角度维存在耦合效应,这种特性不利于空间能量控制,也给频控阵相关应用造成一定的困难,针对该问题,本文提出一种基于频控阵的空间点状波束形成方法,推导了相关的信号模型并进行了计算机仿真。仿真结果表明,该方法能够形成形状规则的空间点状波束,具有较好的能量聚焦效果和空间分辨率。3.研究了频控阵最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)自适应波束形成方法。结合频控阵与相控阵导向矢量之间的差异,在相控阵MVDR自适应波束形成方法基础上,给出了频控阵MVDR自适应波束形成方法并进行了计算机仿真。4.提出一种基于粒子群优化算法的频控阵波束形成方法。采用粒子群优化算法,以输出信干噪比作为适应度函数求取最优阵列加权矢量,与常规波束形成方法进行了仿真对比。仿真结果表明,该方法能有效抑制距离和角度维上干扰信号,提高信干噪比。