1、课题研究意义
天线在通信、广播、电视、雷达和导航等无线电系统中被广泛地应用，是有效地辐射和接收无线电波必不可少的装置。近几十年来，阵列天线由于其具有增益高、波束窄、指向可控等特点,在雷达和移动通信等场合得到大规模应用。传统平面阵列天线通常只能覆盖俯仰角plusmn;60°的空间范围[1]，在离开阵列法线后，将伴随波瓣展宽、旁瓣抬高和增益减少等不利影响，要覆盖半球或更大的空域，单个平面相控阵无能为力[2]，而共形阵天线则可以在一定程度上弥补这一不足。
随着研究的深入，穹顶共形相控阵走入了人们的视野，它由一个平面相控阵和一个无源的圆顶构成，是一种带透镜的相控阵。这种天线可以实现半球或大于半球的空域扫描[2][3]，而若使用一般相控阵，则需3~5个平面阵组合才能实现同等程度的扫描范围。因此，穹顶阵不仅解决了平面阵列天线在宽角扫描性能方面的问题、提高了口径效率，还大大降低了宽角扫描的成本、改善了单纯使用多个平面相控阵带来的严重干扰问题[4]，越来越显示出其独特的优势。
然而，区别于传统天线阵，穹顶阵的天线波束控制、方向图的综合等也更为复杂[5]。波束控制技术是研究穹顶阵天线的一个重要内容，同时它也是阵列信号处理的一个主要方面，已逐步成为阵列信号处理的标志之一。阵列信号处理作为信号处理领域的一个重要分支，其目的在于利用信号的空域特征滤除干扰和噪声等不感兴趣的信息，从而提取目标信号及其特征参数[6]。而波束控制的实质是通过对各阵元加权进行空域滤波，来达到增强期望信号、抑制干扰的目的[7]。本课题主要是针对穹顶相控阵天线系统进行波束控制方法的研究与仿真实验，并完成其在DSP硬件平台上的编程实现。
- 国内外研究现状
- 穹顶阵天线的发展状况
穹顶阵天线自诞生以来，因其具有优良的波束覆盖能力和较宽的扫描范围而受到越来越多的青睐与应用，其应用领域主要包括：卫星通信、海事通信、移动基站等[5]。
1973年，美国斯伯里公司陀螺分部最早研制出穹顶相控阵并申请专利[4]，在此之后，穹顶相控阵主要应用于军事领域。1990年，一款由圆极化天线构建而成、应用于卫星上的球面共形阵列研制成功，达到了低副瓣圆极化波束扫描的目标[5][8]。2006年，法国高频物理及雷达技术研究所研发出了一款工作于9.5GHz的圆极化球面共形阵列天线[9]，实现了全空间的波束覆盖效果。紧接着，诺基亚研究中心于2009年开发出一款基于DOA估计技术、应用于室内定位系统的半球共形阵列天线[10]，基本达到了开放室内精确定位的要求。在海事通信方面，M.Geissier于2011年提出了一款可应用于海事通信领域的L波段球面共形阵列天线[11]，不仅可以实现对通信卫星的实时跟踪，还具有稳定的波束切换特性，能够保证顺畅的海事通信。
现阶段，穹顶相控阵天线的波束成形及控制技术得到了快速的发展，现代的加工制造技术也大幅提高，这使得穹顶阵天线在工程实现上更为简单，工程制备成本较之前降低，可广泛应用于全球宽带电信、导航、多目标检测、遥感以及空间监视等领域[12]。
- 波束控制技术的发展状况
自相控阵雷达（PAR）于20世纪60年代进入研究者的视野后，相控阵雷达研究的主流由无源相控阵技术（PESA）逐步发展到有源相控阵技术（AESA），波控技术也随之快速发展。在发展前期，由于受到半导体技术的限制，波控处理较为简单。
20世纪80年代后期至90年代，微波半导体固态元技术得到了大幅度的提升，高可靠性、低成本的固态收发（T/R）组件显示出了独特的优越性，也使得固态相控阵雷达成为主要研究对象。与此同时，数字波束成形技术和自适应阵列理论的迅速发展为波束控制技术提供了强有力的理论支持，波控技术也由简单走向复杂[13]。
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