[发明专利]雷达波束成形方法

说明书

一种用于有源可电子转向接收天线的波束成形方法，接收天线包括包含若干接收天线元件的天线阵列。方法包括：‑在接收天线元件接收反射雷达信号，并且从接收天线元件获得接收信号；‑对接收信号进行接收处理，接收处理包括下变频、模数转换，由此生成若干数字信号；以及针对预定入射角来对准接收信号或数字信号；以及‑确定经波束成形信号，包括对包括总和波束成形信号和乘积波束成形信号的若干信号进行相乘，总和波束成形信号是通过对数字信号中的至少两个进行求和来确定的，乘积波束成形信号是通过对数字信号中的至少两个进行相乘来确定的，其中，乘积波束成形信号是当与总和波束成形信号相乘时抑制总和波束成形信号的栅瓣的栅瓣抑制信号。

技术领域

本发明涉及一种雷达波束成形方法。

背景技术

在使用雷达——诸如例如FMCW(调频连续波)雷达等连续波雷达、或例如MTI(移动目标指示器)雷达等脉冲雷达——的许多应用中，必须能够形成发射雷达信号以及接收雷达信号的波束，以便检索所希望的信息。现代技术已经提供了雷达天线，其可以在不同方向上生成波束而无需物理地移动天线。即，这些天线是可电子转向的。本发明涉及对接收雷达信号(即，对发射雷达信号的反射)的信号处理。实现有源可电子转向天线(ActiveElectronically Steerable Antenna，AESA)(也被称为有源电子扫描阵列)的传统方式是具有间隔开接收频率的波长的大约一半的接收天线元件的阵列。然后，每个接收天线元件具有用于在将来自各个接收天线元件的信号加在一起之前对信号进行延迟的电路。这主要是采用如下所述的三种方式来进行的。如本领域所公知的，如果接收天线元件的间距小于波长的一半，则这将提供使天线转向而不会带来栅瓣(即，在除了所期望方向之外的其他方向上形成明显的波束)的可能性。

波束成形的一种方式被称为模拟波束成形，其中，每个接收天线元件是对应信道的一部分，该信道另外包含接在接收天线元件之后的可控延迟或移相器，如图1a所示。对于窄带信号(即，BWc₀/D，其中，BW是信号的带宽，c₀是光速，并且D是天线的宽度)，移相器工作良好，否则必须实施可控延迟，这对于大型天线而言变大且有损。在相移/延迟之后，将信道信号加在一起，从而产生如图2所示的波束。这种解决方案的优点是它相当便宜，因为无论如何都需要微波接收器并且一个数字接收器就足够了。缺点是仅能同时合成一个波束。

数字波束成形是另一种替代方案。如果每个通道结合有A/D转换器(参见图2a)，则可以在采样之后进行延迟以及从而进行波束成形。这允许同时查看若干方向，因为存储了每个通道信号的数据。数据的延迟和求和、以及因此波束成形是严格在数学上进行的。使用这种解决方案的优点是可以同时形成若干波束，参见图2b。然而，这仅对以被发射波束覆盖的角度来形成接收波束才有用。缺点是A/D转换器的数量很大并且需要对它们进行同步。还存在大量的数据需要处理，尽管这本身在高级信号处理ASIC中没有什么问题。

由于雷达的发射波束通常不是很宽，因此通常足以能够在此波束内同时形成波束。在被称为混合波束成形的又另一种替代性解决方案中，这是通过以下方式来进行的：使移相器处于微波频率并成组地对信道信号进行求和，所得信号然后被采样，如图3a所示。此数据可以用于在由每组形成的较宽波束内形成较窄的波束，如图3b所示。

然而，现有AESA的共同缺点在于微波接收器的数量由天线大小限定，这意味着对于窄波束天线而言，天线很大并且微波接收器的数量很大。微波接收器和数字信道的数量在很大程度上增大了传统AESA中昂贵的冷却系统的成本、功耗和尺寸。

发明内容

提供一种减少上述共同缺点的解决方案将是有利的。

为了解决这一问题，在本发明的第一方面，提出了一种用于有源可电子转向接收天线的波束成形方法，该接收天线包括包含若干接收天线元件的天线阵列，该方法包括：

-在这些接收天线元件处接收反射雷达信号，并且从这些接收天线元件处获得接收信号；