[发明专利]一种在指定方向形成阵列天线波束方向图零点的方法

说明书

本发明公开了一种在指定方向形成阵列天线波束方向图零点的方法，属于电子防御技术领域，包括步骤：S1，采用迭代求解方法计算各个单元天线对信号的加权系数，得到多个加权系数；S2，采用步骤S1中迭代求解方法得到的多个加权系数，对经过多个单元天线的信号实施加权处理，即可在指定方向上形成天线方向图的主波束，并同时在其它指定方向上形成天线波束方向图的零点。基于本发明方法能够有效控制零点方向上的零点深度，以及实现了快速有效的零点波束调控的有益效果。

技术领域

本发明涉及阵列天线领域，更为具体的，涉及一种在指定方向形成阵列天线波束方向图零点的方法。

背景技术

对经过阵列天线中各个单元天线的信号实施加权处理来合成在指定方向上的天线波束方向图零点是阵列天线的常见应用方式。对于阵列接收天线来讲，在外界干扰信号来波方向上设置阵列接收天线波束方向图零点，可以极大地降低干扰信号来波方向上的天线增益，降低接收到的干扰信号强度，提升整个系统接收正常信号的信干比，提升系统的抗干扰能力。对于阵列发射天线来讲，在外界第三方侦察接收机所在方向上设置阵列发射天线波束方向图零点，可以极大地降低己方信号在第三方侦察接收机所在方向上的天线增益，降低己方信号在该方向上的有效辐射功率，提升己方信号的反侦察能力。所以无论是对用于发射功能的阵列天线，还是对用于接收功能的阵列天线均具有重要的工程实用意义。

目前对阵列天线的波束方向图零点进行设置主要是通过调节各个单元天线对信号的加权系数来实现的，加权系数的求解主要有如下方法：

1)采用拉格朗日乘子法求解带约束的最优化问题

该方法首先只针对主波束方向形成理想的波束方向图函数，从而得到在此条件下的各个单元天线对应的理想加权系数向量其中N_A为阵列天线中单元天线的数目，然后将天线波束方向图零点表示成各个单元天线加权系数的零点约束方程，并在上述零点约束方程条件下求解与理想加权系数向量W_f之间具有最小均方误差的加权系数向量作为实际的加权系数向量。文献(Harry L.Van Trees.OptimumArray Processing,Part IV of Detection,Estimation,and Modulation Theory[M].USA,New York:John WileySons,Inc.2002.)的3.7节“Null Steering”中对该方法进行了详细讲解，在此就不再重复展开赘述了。

2)采用智能优化算法求解在零点约束与其它附加约束条件下的最优化问题

对于指定方向上的阵列天线波束方向图零点约束条件之外，还可以附加其它约束条件，包括：主波束方向上的阵列天线波束增益条件，整个阵列天线波束方向图最大旁瓣增益条件等。然后采用各种智能优化算法，包括：遗传算法、粒子群算法、免疫算法等在上述约束条件下求解目标函数的最大值，其中的目标函数可以设置为关于加权系数或阵列方向图函数的评估函数。文献(叶剑锋，何国荣，郭丽丽，基于小生境免疫算法的阵列天线方向图零点生成技术[J].深圳信息职业技术学院学报，2011，9(3)：23-28.)所设计的方法就是其中的一个典型代表。

3)采用Schmidt正交化投影方法求解最优化问题

与前述方法一样，首先只针对主波束方向形成理想的波束方向图函数，然后在指定方向上构建阵列天线波束方向图零点约束条件，在此约束条件下求出最佳加权系数使得对形成理想的波束方向图的偏离最小。这仍然是一个最优化问题，可以采用Schmidt正交化投影方法进行求解。文献(解礼，罗景青，发射波束置零综合方法性能比较分析[J].现代防御技术，2010，38(5)：110-115，120.)对该方法在幅相加权、唯相位加权和唯幅度加权等不同条件下进行了对比，总结得出了它们各自的特点与适用场景。

4)将欠定方程组转化成满秩方程组后采用矩阵求逆的求解方法