[发明专利]基于时间调制线性阵列的超波束形成方法及系统

权利要求书

1.一种基于时间调制线性阵列的超波束形成方法，其特征在于，包括步骤：

构建时间调线性制阵列左、右子阵列的阵列因子；

根据所需的波束指向角和旁瓣，确定左、右子阵列中每个阵元的复权值；

根据复权值，确定左、右子阵列中每个阵元的开关时间；

左、右子阵列根据得到的开关时间进行调制产生波束，对波束谐波进行提取得到左、右波束；

对左、右波束进行和差运算，得到和、差波束；

通过和、差波束得到超波束。

2.根据权利要求1所述的超波束形成方法，其特征在于，所述构建时间调线性制阵列左、右子阵列的阵列因子AF_l(θ,t)和AF_r(θ,t)分别为：

其中，ω₀＝2πf₀表示载频信号的角频率，f₀表示载频信号的频率，N表示阵元总数，θ表示入射信号的角度，ω_p＝2π/T_p表示开关信号的角频率，T_p表示开关周期，和分别表示和的傅里叶级数，和分别表示左、右子阵列的第n个阵元的开关函数，和为：

式中，k表示波数，h表示谐波的级数，和分别表示左、右子阵列中第n个阵元的开关时间。

3.根据权利要求2所述的超波束形成方法，其特征在于，所述左、右子阵列中每个阵元的复权值为：

式中，和表示左、右子阵列中第n个阵元的复权值，和表示左子阵列第n个阵元的幅度和相位，和表示右子阵列第n个阵元的幅度和相位。

4.根据权利要求2所述的超波束形成方法，其特征在于，所述左、右子阵列中每个阵元的复权值采用最小均方误差算法得到。

5.根据权利要求2所述的超波束形成方法，其特征在于，所述根据复权值，确定左、右子阵列中每个阵元的开关时间具体为：

和表示左子阵列第n个阵元的幅度和相位，和表示右子阵列第n个阵元的幅度和相位，h表示谐波的级数，mod(·)表示求余函数，和分别表示左、右子阵列中第n个阵元的开关时间。

6.根据权利要求2所述的超波束形成方法，其特征在于，所述对左、右波束进行和差运算，得到和、差波束为：

AF_S(θ，t)＝|AF_l(θ，t)|+|AF_r(θ,t)| (9)

AF_D(θ,t)＝|AF_l(θ,t)-AF_r(θ,t)| (10)

AF_S(θ,t)表示和波束，AF_D(θ,t)表示差波束，AF_l(θ,t)和AF_r(θ,t)分别表示左、右子阵列的阵列因子。

7.根据权利要求6所述的超波束形成方法，其特征在于，所述超波束AF_H(θ,t)为：

式中，c表示超系数，其取值在0.3-1之间。

8.根据权利要求1所述的超波束形成方法，其特征在于，所述波束谐波进行提取采用带通滤波器提取。

9.根据权利要求8所述的超波束形成方法，其特征在于，对于12阵元半波长间距的时间调制线性阵列，所述波束谐波进行提取采用+1次谐波进行提取，谐波的级数h设为1。

10.一种基于时间调制线性阵列的超波束形成系统，其特征在于，包括时间调线性制阵列左、右子阵列、射频开关、带通滤波器、超波束单元以及和、差波束单元；其中：

所述左、右子阵列均包括N个阵元，其根据射频开关时间进行调制得到两个子阵波束；

所述带通滤波器用于对左、右子阵列产生的两个子阵波束谐波进行提取，得到左波束和右波束；

和、差波束单元用于对左波束和右波束和差运算并输出和、差波束；

超波束单元用于对和、差波束计算得到超波束。