[发明专利]一种四维天线形成多波束电磁干扰的方法

说明书

本发明公开了一种四维天线形成多波束电磁干扰的方法。利用线性约束特征干扰相消器算法(LCEC)求出各个波束的幅度和相位权重系数w_k；利用w_k生成四维天线的波束形成时间调制序列，利用四维天线实现LCEC算法；最后通过设置期望信号的幅度和相位形成多个期望波束，以及在我方设备方向形成零陷，防止干扰我方设备。此方法利用LCEC算法相比于传统的线性最小方差算法(LCMV)和最小方差无失真响应算法(MVDR)，在单元数较少或快拍数不足情况下，可以较好保持波形，不容易发生畸变；且利用四维天线实现LCEC算法，可以利用时间调制开关结构代替衰减器和移相器完成波束形成赋权，降低复杂度、节约成本。此方法可形成多个波束，对多目标或多个干扰目标的干扰方式有重要意义。

技术领域

本发明涉及四维天线波束形成领域和电子对抗领域，特别是一种四维天线形成多波束电磁干扰的方法。

背景技术

近年来，雷达界技术不断更新，如频率、波束、功率等雷达基本参数的捷变或自适应捷变技术，功率合成、匹配滤波、相参积累、超低旁瓣天线技术等，并在采用新技术的基础上开发研究出了多种先进的雷达系统，如有源固态相控阵雷达、超宽带合成孔径及逆合成孔径雷达、新型脉冲多普勒雷达、数字阵列雷达等。因此对新体制雷达弄清其工作原理、找到其薄弱环节、采用针对性的雷达技术和方法尤为必要。

欺骗式干扰机和压制式干扰机是广泛应用于军事领域电子对抗的技术。欺骗式干扰机能不断发射类似雷达的回波信号，对雷达产生欺骗干扰；压制式干扰机针对雷达的工作频带，施放强度大于雷达回波的干扰发射天线信号，使雷达回波信号被干扰淹没。随着雷达技术的不断更新，单一的干扰方式效果越来越不明显。为提高干扰的有效性和针对性，解决全向天线发射干扰信号干扰效率低且会对民用和己方电子系统造成干扰的问题，采用多波束干扰，工作干扰模式不同，波束指向不同，可以方便实现对空间双目标同时进行欺骗式干扰和压制干扰，有效提高干扰战术效能，同时也降低设备需求量，降低了工作成本。相对于全向天线可以实现干扰的精确性、隐蔽性和有效性。

与单个天线相比，阵列天线具有更高的增益，能够方便地实现波束的电控制(扫描)以及较容易地控制天线的副瓣电平。因此，阵列天线被广泛地应用在军事以及一些特殊领域当中。阵列天线设计的主要核心是如何求得每个天线单元的激励幅度和相位，从而使其辐射方向图的波瓣符合特定的需要。但是阵列天线两端单元的激励幅度往往比其相邻天线单元的激励幅度大得多，这给阵列天线的馈电带来了很大的困难。但是在四维天线阵中，每个天线单元的工作状态由与其相连的高速射频开关控制。通过控制天线单元的工作时间，可以将静态的激励幅度加权部分地转移至时间加权，从而在一定程度上减小静态激励幅度的动态范围比，降低阵列天线的馈电难度。此外，由于对高速射频开关通断时间的控制比激励电流幅度的控制更加精确、方便和快捷，因此，利用时间调制可对四维天线阵中天线单元进行更加精确的馈电。

发明内容

本发明的目的在于提出一种四维天线形成多波束电磁干扰的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种四维天线形成多波束电磁干扰的方法，步骤如下：

第一步：根据实际需求设置多个期望信号的角度和信噪比以及干扰信号的角度和干噪比；

第二步：利用线性约束特征干扰相消器算法LCEC对多个接收信号的协方差矩阵进行特征分解，将特征值进行排序，取前N个特征值，N为干扰信号的个数，即干扰信号的特征值，它们的特征向量构成干扰子空间；

第三步：根据LCEC算法的约束条件得到LCEC算法的加权矢量为：

其中W是相位权重矩阵，f是对应的约束响应矢量，U_s为步骤二所求得的干扰子空间；

由此推出单权值最优算法，得到多个期望波束共同的最优权值：