文 献 综 述
- 前言
现代相控阵雷达利用对发射或接受信号的相位控制，实现对探测空域的可控单波束或多波束扫描[2]，具有良好的空域滤波和干扰抑制能力。但宽带相控阵雷达存在孔径渡越、频率色散[1]和偏移角受限[3]等问题，基于此提出实时延时线TTD（True Time Delay）的时控阵雷达方案。其中，分数延时滤波器是实现TTD的关键环节之一。分数延时滤波器指延迟间隔为采样间隔的非整数倍的滤波器。将此技术代替相控阵雷达的移相器部分，能降低对调制信号波形的要求，提高宽带阵列的天线增益、方位分辨率和距离分辨率，是近年来的研究热点。
- 正文
2.1实时延时的实现途径
最早的实时延时通过模拟方法实现，比较典型的是滑动U型移相器、介质滑动移相器等。其基本原理是通过改变传输线的长度或等效介电常数来实现相位改变。也有用波导或同轴电缆构成的正交模耦合器和改变反射率的变容二极管结合，通过控制模拟电压产生0到360°连续可调的相移，进而改变时延。这些方法通常存在体积大、功耗大、成本高和受温度等环境影响大的缺点。
另一种思路是将高频光载波运用到宽波束形成中，代表的有光纤实时延时线技术、光开关[12]等。光纤实时延时的原理为：将射频信号调制到光载波上，用光实时延迟线在光波波段实现所需延时，之后再将射频信号解调出来，馈送到天线单元。基于光开关和延时光纤实现实时延时的方法是：采用几条不同长度的光纤作为延时单元，光开关选择不同的光纤路径得到若干离散的时延值，从而得到不同的延时。运用光学方法的特点是尺寸小、重量轻、损耗小；但结构复杂，受限于开关插损，串扰和延时线之间转换速度，且延时有步长，效果有待进一步提高。
同时，数字领域也研究出许多实现可变时延的方法。如采用过密采样、数字时域内插[5]等方法，但它们无法获得信号的任意时延,而且会造成数据量的激增。分数延时滤波器可以实现宽带数字阵列各阵元传输延时的精确补偿，因而成为新兴的研究趋势。设计算法主要有：加窗法、最大平坦准则和Farrow结构[15]。
2.2国内外研究现状
传统的数字时延如数字时域内插[13]最早由Quzai.A.H在1980年发表在《IEEE》上，频域线性相位加权[14]由Pridham R.G.在1977年提出。为了提供连续可变的精确时延，引入分数时延滤波器。
目前，分数延时滤波器在雷达波束形成领域的应用较少，但在声纳中有广泛应用。分数延时滤波器的设计方法很早就在国内外提出。1995年，《声学学报》中的一篇文章中提出将时延效应近似于通过有限脉冲响应的FIR数字滤波器，在满足一定条件时，输出信号与原输入信号间有线性相位的时延关系[9]。1996年，《Splitting the unit delay：Tools for fractional delay filter design》中系统阐述了多种分数延时滤波器的设计方法，包括最小均方误差法、加窗法、最大平坦准则、最小二乘法近似、拉格朗日插值法、Farrow结构等（见表1）；并给出了一些实例运用于采样频率转换、语音编码等。
表1[8]
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