頻控陣特征及應用前景綜述*

張希會，王文欽

(1.中國西南電子技術(shù)研究所，成都 610036；2.電子科技大學 通信與信息工程學院，成都 611731)

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頻控陣特征及應用前景綜述*

張希會**1，王文欽2

(1.中國西南電子技術(shù)研究所，成都 610036；2.電子科技大學 通信與信息工程學院，成都 611731)

頻控陣是近年來提出的一種新體制陣列技術(shù)。與傳統(tǒng)相控陣不同的是，頻控陣通過在不同通道附加很小的頻偏,使其波束圖在遠場成為隨位置、角度和時間變化的函數(shù)。頻控陣這種新波束的特征產(chǎn)生許多新的功能，具有很多獨特的應用優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展應用前景。首先介紹了頻控陣發(fā)展歷程和基本原理，然后分析了頻控陣技術(shù)實現(xiàn)難點，最后指出了頻控陣可能的應用和發(fā)展方向。

頻控陣；相控陣；波束圖；射頻隱身；頻率編碼；認知雷達；應用前景

1 引 言

頻控陣(Frequency Diverse Array,FDA)技術(shù)來源于相控陣(Phased Array,PA) 技術(shù)，可以看作是后者的發(fā)展和延續(xù)。相控陣技術(shù)最早可以追溯到19世紀，倫敦大學的馬可尼在1901年第一次應用陣列天線到無線電報通信技術(shù)中[1]，Mark 8雷達第一次引入相控陣技術(shù)應用到火控系統(tǒng)的方位掃描技術(shù)中。到第二次世界大戰(zhàn)，美國、英國和德國已經(jīng)廣泛應用相控陣技術(shù)[2]。隨著時間推移，支撐相控陣的相關(guān)技術(shù)得到全面發(fā)展，固定波束的陣列演變成電子掃描陣列，機械移相器已被替換為電子移相器，真空管發(fā)射機已經(jīng)讓位給固態(tài)發(fā)射機，而輻射元件已經(jīng)被印制電路板代替。然而，自馬可尼在大西洋進行無線電通信實驗以來，相控陣的基本理論卻幾無變化。

相控陣的優(yōu)勢之一在于可自由地實現(xiàn)波束的空間掃描，因而廣泛地應用于目標檢測與成像應用。通常相控陣每個陣元發(fā)射(接收)的是同一信號，通過在每個陣元的輸出端接入移相器進行波束方向控制，調(diào)整移相器的相移量便可實現(xiàn)波束的空域掃描。此外，還可以通過改變雷達系統(tǒng)的工作頻率來實現(xiàn)波束掃描，即頻率掃描天線。近些年出現(xiàn)的自適應陣列信號處理(Space Time Adaptive Processing，STAP)技術(shù)和認知處理雷達對雷達接收端系統(tǒng)性能都有極大的提高，通過波形分集技術(shù)改變發(fā)射波形可更好地適應環(huán)境干擾下的目標匹配。認知雷達利用目標和干擾環(huán)境的已知信息用于改變對應的數(shù)據(jù)、參數(shù)和算法，可提高目標檢測和跟蹤效果[3-4]。隨著自適應技術(shù)的不斷發(fā)展，IEEE通過的波形分集的新定義中，包括了天線波束圖、時域、頻域、編碼域以及極化域的自適應性。

1970年，Kaye 和 George第一次設計出多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)的通信系統(tǒng)，通過多路獨立信道減少衰落影響，從而提高信道容量和改善誤碼率。20世紀80年代，Winters探討空間分集信號的最佳組合，以減輕信道間干擾和瑞利衰落[5-7]。90年代以后，包括貝爾實驗室在內(nèi)的眾多科研機構(gòu)對MIMO通信進行深入的研究。Fishler和Robey第一次將MIMO技術(shù)引入到雷達應用中，可降低雷達散射截面(Radar Cross Section,RCS)波動引起的閃爍效應，改善多徑檢測性能，提高分辨率，更適宜自適應陣列技術(shù)、抗干擾技術(shù)發(fā)揮以及可提供更靈活的波束圖設計。

然而，相控陣、頻率掃描及MIMO雷達都存在一個缺點：在每一掃描快拍內(nèi)，波束指向在距離向上是恒定的，也就是說波束指向與距離是無關(guān)的，但某些應用又期望陣列波束在同一快拍內(nèi)能夠以相同的角度指向不同的距離，這就需要波束的指向能夠隨距離的變化而變化。頻控陣技術(shù)的出現(xiàn)為解決此問題帶來了希望。本文介紹了頻控陣技術(shù)的發(fā)展狀況，分析了其原理和基本特征，總結(jié)了其研究難點，指出了可能的應用方向，以期為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

2 頻控陣技術(shù)的發(fā)展狀況

2006年，美國學者Antonik和Wicks首次提出頻控陣概念[8]，并申請了美國專利。頻控陣概念提出以來，已引起信號處理界學者廣泛關(guān)注，并推動了頻控陣相關(guān)理論和技術(shù)的進一步發(fā)展[9-10]。由于這種陣列天線具有距離依賴性方向圖，該概念一經(jīng)提出便在美國國防研究機構(gòu)引起廣泛關(guān)注。Higgins和Blunt分析指出頻控陣發(fā)射波束會出現(xiàn)距離和方位角響應的耦合問題。Huang等人[11]分析了頻控陣的周期性波束掃描特性。Cetintepe和Demir[12]對頻控陣雷達的多徑特性作了仿真分析。Khan和Qureshi等人[13]通過調(diào)整陣元頻偏設計了只依賴于距離的發(fā)射波束形成方法。Eker等人[14]設計了適用于線性調(diào)頻連續(xù)波的頻控陣天線。西安電子科技大學的廖桂生等人[15]提出了一種針對頻控陣的接收波束形成方法，并應用于解決空時信號處理中的距離模糊問題。Wang等人[16]提出一種針對極化敏感頻控陣的多域濾波方法。Farooq和Temple將頻控陣應用于提高雷達成像時的方位向分辨率。Baizert和Hale[17]提出一種基于頻控陣的前視雷達地面運動目標指示方法。Sammartino和Baker[18]提出基于頻控陣的MIMO雷達技術(shù)。Zhuang和Liu將頻控陣應用于抑制分布式MIMO雷達發(fā)射-接收波束柵瓣的影響。Wang[19]對頻控陣陣列流形和模糊特性的分析結(jié)果表明，頻控陣能比相控陣分辨更多目標，并進而提出結(jié)合頻控陣和MIMO雷達優(yōu)勢的Phased-MIMO雷達波束形成方法[20-21]和子陣列設計方法[22-23]。

FDA直譯應為頻率復用陣列，但王文欽[6-10]在多次的相關(guān)學術(shù)報告中與相關(guān)專家討論后一致認為這種新體制陣列從其工作原理上講譯作頻控陣更為貼切。因為頻控陣和相控陣一樣發(fā)射相參信號，只是經(jīng)過附加很小的頻偏(頻偏遠遠小于其載頻)控制后輻射出去的信號頻率中心有所偏移，但其主要頻率成分是重疊的。因此，頻控陣仍然屬于相控陣范疇，譯作頻控陣更能體現(xiàn)其工作原理，也與相控陣相對應。由于頻控陣具有良好的應用前景，IEEE Journal of Selected Topics on Signal Processing組織了?？疶ime/Frequency Modulated Array Signal Processing，預計2017年初正式出版。頻控陣在雷達中的一個重要應用潛力是對目標距離和方位角進行二維聯(lián)合估計。對此，王文欽和Khan[24]分別提出基于雙脈沖的頻控陣雷達目標距離-方位角聯(lián)合估計方法，進而王文欽和西安電子科技大學的許京偉博士[25]分別提出基于頻控陣-MIMO雷達的距離和方位角聯(lián)合估計方法。同時，受近年來興起的認知雷達研究熱潮影響，王文欽[26]和Saeed[27]分別提出具有環(huán)境感知和陷波認知的認知頻控陣雷達概念技術(shù)。因為上述文獻都是將頻控陣用于雷達發(fā)射端，王文欽提出了一種基于延遲線的嵌套頻控陣接收機設計方法，并對其目標檢測和估計性能作了理論分析。此外，英國的Yuan Ding博士[28]還提出一種基于頻控陣的無線保密通信方法，可在不降低通信誤碼率的前提下，大大降低通信信號被截獲破譯的概率。

3 頻控陣原理及基本特征

3.1 頻控陣基本構(gòu)成和推導

頻控陣通過新方式的波束形成和控制為陣列天線設計增添了新的思路。頻控制基本構(gòu)成是將陣列各陣元輻射的連續(xù)波的頻率依次疊加一段幾赫茲的小頻移。小頻移會導致與常規(guī)相控陣顯著不同的特征，波束圖方向成為隨距離、角度和時間的函數(shù)，而后者波束指向方向在遠場與時間和距離無關(guān)時間。頻控陣發(fā)射波形示意圖如圖1所示。

Fig.1 FDA wave with frequency increasing linearly across elements

對于遠場目標，目標到第一個陣元路程形成的相位差可表示為

(1)

式中:λ1、f1、R1分別表示信號波長、頻率、目標到第一陣元距離。

類似地，目標到第二陣元路程形成的相位差可表示為

(2)式中:θ、Δf、R2分別表示信號方位角、相鄰兩陣元間信號頻率差、目標到第二陣元距離；d為相鄰陣元間距。

由于第一陣元和第二陣元間發(fā)射信號頻率只有微小偏移，近似滿足相干原理下，可得出兩陣元發(fā)射信號到目標形成的相位差為

(3)

式中：第一項即為傳統(tǒng)相控陣陣元間相位偏移；第二項和第三項則是由于陣元間頻率不同帶來的相位偏移,其中第二項表明相位偏移隨距離R1和頻偏Δf變化，成為頻控陣最重要的特征，即隨角度掃描的頻控陣波束圖有距離依賴性。

除了頻率移動被同時加到陣元間外，頻控陣其他方面類似于頻率掃描天線，即頻率隨時間變化。式(3)若通過傳統(tǒng)頻率掃描，則對應角度θ時傳統(tǒng)相控陣相位偏移為

(4)

反解θ′有

(5)

式(5)表明，傳統(tǒng)頻率掃描的方位角θ′可以通過頻控陣下陣元間頻偏的控制間接實現(xiàn)。θ=0時，

(6)

通過式(6)對距離求偏導，有

(7)

圖2顯示了不同距離對應的角度隨距離變化率。

圖2 頻控陣中角度隨距離變化率函數(shù)

Fig.2 Rate of change in apparent angle as a function of range for the FDA

3.2 頻控陣時變信號

設頻控陣第i陣元的發(fā)射信號為

xi(t)=cos(2πfit),

(8)

而N個陣元總輸出波形為

(9)

由于式(9)為等間隔單載頻信號的疊加，頻譜很容易表示為沖擊串形式，如圖3所示。

圖3 頻控陣信號頻譜

Fig.3SpectrumoftheFDAwaveform

通過沖擊串方式，頻譜表達為

(10)

通過門函數(shù)和沖激函數(shù)傅里葉變換，可以反解時域信號為

(11)

式中:?表示卷積。其時域圖如圖4所示。

圖4 陣信號時域波形

Fig.4 Time waveform of the FDA

從圖4中可以看出，頻控陣時域合成波形表現(xiàn)為正弦函數(shù)受辛格函數(shù)調(diào)幅，時域波形周期為1/Δf。

3.3 頻控陣波束圖的傳播性質(zhì)

根據(jù)自由空間的麥克斯韋傳輸特性，對于均勻孔徑陣列，電場E可表示為

(12)

式中：R0、ω0、N、d、θ分別表示第一個陣元與目標距離、第一陣元發(fā)射信號的角頻率、陣元個數(shù)、相鄰陣元間距以及目標方位；Δω=2πΔf；Δk=2π/Δλ。

當陣列與目標距離遠大于陣列尺寸時，即滿足遠場條件R0>>ndsinθ時，令ψ=Δωt+k0dsinθ-ΔkR0，有

(13)

利用部分求和公式，頻控陣電場強度可表示為

(14)

則最大電場條件為ψ=Δωt+k0dsinθ-ΔkR0=2πm，m為整數(shù)。反解t為

(15)

即時間周期為1/Δf。反解R0為

(16)

即距離周期為c/Δf。反解角度為

(17)

即距離周期為λ/d。波束圖可隨時間改變角度，根據(jù)ψ=Δωt+k0dsinθ-ΔkR0=2πm，對時間求導[29]，可得出掃描角度隨時間變化率：

(18)

(19)

當Δf=100 Hz、d/λ0=0.45時，角度隨時間變化如圖5所示。

Fig.5 Rate of angle changing with time whend/λ0=0.45

線性頻控陣，其均勻加權(quán)的發(fā)射波束輻射圖F可表示為

(20)

頻控陣波束圖與傳統(tǒng)相控陣波束圖三維比較如圖6和圖7所示，從圖形上可以看出兩者波束圖有重大區(qū)別，前者具有路徑“彎曲”的性質(zhì)。而圖8則顯示了波束指向隨著頻偏變化呈現(xiàn)明顯偏離的現(xiàn)象。

圖6 頻控陣發(fā)射歸一化波束圖

Fig.6 Transmit normalized beam pattern of the FDA

圖7 相控陣的發(fā)射歸一化波束圖

Fig.7 Transmit normalized beam pattern of the phased array

圖8 當距離固定時波束指向隨頻偏變化而變化(f0=10 GHz,N=12)

Fig.8 Beam pointing variation with frequency offset in the fixed distance(f0=10 GHz,N=12)

4 頻控陣技術(shù)研究難點

頻控陣波束具有距離依賴性，但這種距離依賴性波束又在方位角向上存在耦合問題，不能利用線陣頻控陣無模糊地實現(xiàn)目標的到達距離和到達方位角二維聯(lián)合估計，采用控制頻率編碼和波束形成是解決頻控陣距離向和方位角向耦合問題的重要途徑，也將是頻控陣研究的必然發(fā)展方向。當前遇到的難點主要有：

(1)如何對頻控陣波束的距離向和方位角向耦合進行去耦處理；

(2)如何對頻控陣的控制頻率進行編碼，又如何對其進行波束形成，尤其對多目標應用背景；

(3)如何對頻控陣作接收自適應波束形成處理，需要解決其協(xié)方差矩陣的有效獲取問題，由于其距離依賴性，不能套用常規(guī)相控陣的方法；

(4)如何利用無源頻控陣實現(xiàn)目標的到達距離和方位角二維聯(lián)合估計及目標定位；

(5)如何將線陣頻控陣推廣到面陣頻控陣，并實現(xiàn)目標三維定位；

(6)如何建立關(guān)于新體制頻控陣的新概念、新理論和新方法，為這種陣列實現(xiàn)目標參數(shù)二維(甚至三維)估計提供較好的理論模型和求解算法支持；

(7) 頻控陣進行目標多維參數(shù)估計時如果進行多維搜索的話，其計算復雜度勢必較大，需要解決算法的簡化問題。

5 主要可能的應用方向

由于頻控陣波束表現(xiàn)為時間、距離和方位的函數(shù)，這一特性可帶來與傳統(tǒng)陣列顯著不同的特征，許多領(lǐng)域都可引入這一新特征，可為許多領(lǐng)域帶來廣泛的應用基礎。主要的應用前景包括以下幾個方面：

(1)雷達目標的距離-方位角聯(lián)合估計應用

與相控陣陣列因子只與方位角參數(shù)有關(guān)不同，頻控陣陣列因子不僅與方位角參數(shù)有關(guān)，也與距離參數(shù)有關(guān)，所以一個重要應用潛力是對目標距離和方位角進行二維參數(shù)聯(lián)合估計，目前也有多篇研究文獻證實這種應用的可行性。

(2)具有自適應環(huán)境感知的認知頻控陣雷達技術(shù)

將頻控陣應用于認知雷達，通過自適應更新調(diào)整頻控陣雷達的頻率增量來最大化雷達接收機的輸出信噪比和信干比，達到最佳的雷達雜波和干擾抑制效果，則有望實現(xiàn)一種具有環(huán)境認知的認知頻控陣雷達，實現(xiàn)雜波和干擾的自適應抑制應用。

(3)射頻隱身應用

通過對各陣元的頻偏進行特殊編碼，使陣列瞬時輻射功率在距離-方位角空間盡可能均勻分布，并通過相位調(diào)制降低發(fā)射信號的被截獲解調(diào)概率，最后在接收端通過波束的相位解碼和接收波束形成恢復綜合出高增益的發(fā)射陣列方向圖，則有望實現(xiàn)雷達和通信系統(tǒng)的射頻隱身應用。

(4)前視探測與成像應用

前視雷達探測與成像具有非常重要的戰(zhàn)略意義，但現(xiàn)有基于相控陣的前視雷達不能解決方位向圖像左右對稱模糊問題，而且當前下視雷達面對強地雜波時需要進行雜波抑制處理，但當存在距離模糊時目前的雜波補償方法均會失效。利用頻控陣波束主瓣走動特性和距離依賴特性，有助于分離和抑制干擾，可以一定程度地抑制距離模糊雜波。

(5)新體制聚束合成孔徑雷達成像應用

與相控陣不同，頻控陣發(fā)射波束具有距離依賴性自動掃描功能，可對目標點保持更長的駐留掃描時間，也可實現(xiàn)更高頻率的空間搜索掃描功能，所以頻控陣聚束合成孔徑雷達，尤其滑動聚束合成孔徑雷達，有望實現(xiàn)比傳統(tǒng)聚束合成孔徑雷達更大的方位向測繪帶寬和更高的合成孔徑雷達圖像信噪比性能。

(6)新體制TOPSAR(Terrain Observation by Progressive scans SAR) 成像應用

TOPSAR成像模式已在德國宇航中心的TerraSAR得到成功驗證。實際上，常規(guī)TOPSAR主要采用方位多通道技術(shù)來提高方位向分辨率，所以利用頻控陣優(yōu)化設計有效的天線方位掃描方案，有望實現(xiàn)更高的成像性能。

(7)定向干擾或定向安全通信應用

Yuan Ding博士已經(jīng)證實頻控陣的定向安全通信應用是可行的。另外，頻控陣的定點波束形成特性還可應用于對目標的定向干擾。

6 結(jié) 論

本文詳細介紹了頻控陣的概念、發(fā)展歷程、基本原理和應用前景，梳理了國內(nèi)外關(guān)于頻控陣技術(shù)的相關(guān)文獻，分析了頻控陣在雷達目標的距離-方位角聯(lián)合估計、自適應環(huán)境感知的認知頻控陣雷達技術(shù)、低截獲、前視探測與成像、聚束合成孔徑雷達、TOPSAR成像以及定向干擾或定向安全通信等領(lǐng)域應用前景。未來關(guān)于頻控陣技術(shù)最需要發(fā)展的技術(shù)應該是控制頻率編碼和復雜抗截獲的波束形成。

雖然頻控陣技術(shù)還面臨許多亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題，隨著各國學者對頻控陣越來越關(guān)注，頻控陣技術(shù)將迎來一輪發(fā)展高峰。

[1] BONDYOPADHYAY P K.The first application of array antenna[C]//Proceedings of 2000 IEEE International Conference on Phased Array Systems and Technology.Dana Point,CA:IEEE,2000:29-32.

[2] PAULS T A.Origins of sparse aperture imaging[C]//Proceedings of 2001 IEEE Aerospace Conference.Big Sky,MT:IEEE,2001:1421-1427.

[3] CAPRARO C T,CAPRARO G T,WEINER D D,et al.Knowledge based map space-time adaptive processing(KBMapSTAP)[J]//Proceedings of 2001 International Conference on Imaging Science,Systems,and Technology.Las Vegas,NV:IEEE,2001:1-5.

[4] MORGAN C,MOYER L. Knowledge base applications to adaptive space-time processing Vol.V:knowledge-based tracker rule book[R].Rome,NY:US Air Force Research Laboratory,2001.

[5] AYTUN A. Frequency diverse array radar[D].Monterey,California:Naval Postgraduate School,2010.

[6] ANTONIK P. An investigation of a frequency diverse array[D].London:University College London,2009.

[7] WANG W Q,SHAO H Z. Range-angle-dependent transmit beampattern synthesis for linear frequency diverse arrays[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2013,61(8):4073-4081.

[8] ANTONIK P,WICKS M C,GRIFFITHS H D,et al.Multi-mission,multi-mode waveform diversity[C]//Proceedings of 2006 IEEE Radar Conference.Verona,NY:IEEE,2006:580-582.

[9] WANG W Q. Phased-MIMO radar with frequency diversity for range-dependent beamforming[J].IEEE Sensors Journal,2013,13(4):1320-1328.

[10] WANG W Q,SHAO H Z. Phased-MIMO radar with frequency diversity for improved system flexibility[C]//Proceedings of 2012 IEEE International Signal Processing Communication Computation Conference.Hong Kong:IEEE,2012:16-19.

[11] HUANG J,TONG K F,BAKER C. Frequency diverse array with beam scanning feature[C]//Proceedings of 2008 IEEE International Antennas and Propagation Symposium. San Diego:IEEE,2008:1-4.

[12] CETINTEPE C,DEMIR S. Multipath characteristics of frequency diverse arrays over a ground plane[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2014,62(7):3567-3574.

[13] KHAN W,QURESHI I M,SAEED S. Frequency diverse array radar with logarithmically increasing frequency offset[J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2015(14):499-502.

[14] 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.

[15] XU J W,LIAO G S,ZHU S Q. Receive beamforming of frequency diverse array radar systems[C]//Proceedings of XXXI URSI General Assembly and Scientific Symposium.Beijing:IEEE,2014:1-4.

[16] WANG Y M,MAO X P,ZHANG J,et al.A multi-domain collaborative filter based on polarization sensitive frequency diverse array[C]//Proceedings of 2014 IEEE Radar Conference. Cincinati:IEEE,2014:507-511.

[17] BAIZERT P,HALE T,TEMPLE M,et al.Forward-looking radar GMTI benefits using a linear frequency diverse array[J].Electronic Letters,2006,42(22):1311-1312.

[18] SAMMARTINO P F,BAKER C J,GRIFITHS H D. Frequency diverse MIMO techniques for radar[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,2013(1):201-222.

[19] WANG Y B,WANG W Q,CHEN H. Linear frequency diverse array manifold geometry and ambiguity analysis[J].IEEE Sensors Journal,2015,15(2):984-993.

[20] WANG W Q. Phased-MIMO radar with frequency diversity for range-dependent beamforming[J].IEEE Sensors Journal,2013,13(4):1320-1328.

[21] WANG W Q,SO H C. Transmit subaperturing for range and angle estimation in frequency diverse array radar[J].IEEE Transactions on Signal Processing,2014,62(8):2000-2011.

[22] WANG W Q. Subarray-based frequency diverse array for target range-angle estimation[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,2014,50(4):3057-3067.

[23] WANG Y B,WANG W Q,CHEN H,et al.Optimal frequency diverse subarray design with Cramer-Rao lower bound minimization[J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2015,14(1):1188-1191.

[24] LINC H,FANG W H.Joint angle and delay estimation in frequency hopping systems[J].IEEE Transactions on Aerospace Electronic System,2013,49(2):1042-1056.

[25] OH D,LEE J H.Low-complexity range-azimuth FMCW radar sensor using joint angle and delay estimation without SVD and EVD[J].IEEE Sensor Journal,2015,15(9):4799-4811.

[26] FUHRMANN D,BROWNING P,RANGASWAMY M. Signaling strategies for the hybrid MIMO phased-array radar[J].IEEE Journal on Selected Topics in Signal Processing,2010,4(1):66-78.

[27] XU J,LIAO G S,ZHU S Q,et al.Joint range and angle estimation using MIMO radar with frequency diverse array[J].IEEE Transactions on Signal Processing,2015,63(13):3396-3410.

[28] WANG W Q.Phased-MIMO radar with frequency diversity for range-dependent beamforming[J].IEEE Sensor Journal,2013,13(4):1320-1328.

[29] ANTONIK P,WICKS M C,GRIFFITHS H D,et al.Multi-mission,multi-mode waveform diversity[C]//Proceedings of 2006 IEEE Radar Conference. Verona,NY:IEEE,2006:580-582.

張希會(1979—)，男，四川榮縣人,2012年于電子科技大學獲博士學位，現(xiàn)為工程師，主要研究方向為陣列信號處理；

ZHANG Xihui was born in Rongxian,Sichuan Province,in 1979. He received the Ph.D. degree from University of Electronic Science and Technology of China in 2012. He is now an engineer. His research concerns array signal processing.

Email:seaharm_yeah@163.com

王文欽(1979—)，男，四川仁壽人，2010年于電子科技大學獲博士學位，現(xiàn)為研究員、博士生導師，主要研究方向為陣列信號處理。

WANG Wenqin was born in Renshou,Sichuan Province,in 1979. He received the Ph.D. degree from University of Electronic Science and Technology of China in 2010. He is now a professor and also the Ph.D. supervisor. His research concerns array signal processing.

Properties and Application Prospects of Frequency Diverse Array:an Overview

ZHANG Xihui1,WANG Wenqin2

(1.Southwest China Institute of Electronic Technology,Chengdu 610036,China；2.School of Communication and Information Engineering，University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu 611731,China)

Frequency diverse array(FDA) is a new array technique proposed in recent years. Unlike conventional phased array,frequency diverse array uses a very small frequency shift across its array elements to provide a beam pattern which focuses direction changes as a function of the range,angle and time in the far-field. This new beam property offers many promising advantages for communication,radar,interference countermeasure applications and so on.This paper introduces the development progress and principle of frequency diverse array,analyzes the existing technical challenges of frequency diverse array and finally discusses the promising applications and future developments.

frequency diverse array;phased array;beam pattern;radio frequency stealth;frequency encoding;cognitive radar;application prospect

10.3969/j.issn.1001-893x.2016.07.020

張希會，王文欽.頻控陣特征及應用前景綜述[J].電訊技術(shù)，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.]

2016-01-25；

2016-05-04 Received date:2016-01-25；Revised date：2016-05-04

TN958

A

1001-893X(2016)07-0826-07

**通信作者：seaharm_yeah@163.com Corresponding author：seaharm_yeah@163.com