[发明专利]一种广域稀布阵列多频点联合低旁瓣波束形成方法

说明书

本发明公开了一种广域稀布阵列多频点联合低旁瓣波束形成方法，涉及波束形成领域。本发明首先构建广域稀布阵列，并确定可用的工作频段及工作频点；其次，将选用的不同频段的不同频点进行联合波束形成，计算最大的旁瓣主瓣比，并确定其中使最大主瓣旁瓣比最小的频段及频点数目，最后确定最终的方向图函数并进行波束形成。本发明能够使广域稀布阵列形成低旁瓣，可解决广域稀布阵列在波束形成时旁瓣过高的问题。

技术领域

本发明涉及波束形成领域中的一种多频点联合低旁瓣波束形成方法，特别适用于广域稀布阵列的波束形成。

背景技术

目前的波束形成方法大多基于非稀布阵列，其特点是阵元间距为半倍波长，此时在波束形成时不会产生过高的旁瓣及栅瓣，在此基础上通过对应的波束形成方法产生较低的旁瓣。该体制具有如下局限性：

当阵列为广域稀布阵列时，即阵元间距是半倍波长的数十倍甚至百倍千倍，会产生大量的高旁瓣及栅瓣。

可见，若采用目前的波束形成方法，无法对其产生有效的抑制效果。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种能同时应用于非稀布阵列和稀布阵列的低旁瓣波束形成方法。本发明在不同频点下的方向图函数以相参的形式进行联合，使得在主瓣增益不变的情况下，将旁瓣的增益大大降低。

本发明的目的是这样实现的：

一种广域稀布阵列多频点联合低旁瓣波束形成方法，包括以下步骤：

步骤1，构建广域稀布阵列，广域稀布阵列中的阵元总数为M，确定第m个阵元的坐标(x_m,y_m,z_m)，确定可用频段范围[f_min,f_max]；其中，m＝1,2,...,M，f_min表示可用频段最低频点，f_max表示可用频段最高频点；

步骤2，在可用频段范围[f_min,f_max]中选取N个频点，N个频点中的第i个频点f_iN为：

其中，N＝2,...,10，i＝1,2,...,N；

步骤3，按照下式计算N个频点联合低旁瓣波束形成时的最大旁瓣主瓣比ratio_N：

ΔR＝x_mcosθcosφ+y_mcosθsinφ+z_msinθ

ΔR₀＝x_mcosθ₀cosφ₀+y_mcosθ₀sinφ₀+z_msinθ₀

其中，c为光速，φ为方位角，θ为俯仰角，(θ₀,φ₀)为波束指向，S₁为方向图俯仰向的旁瓣区间，S₂为方向图方位向的旁瓣区间；

步骤4，重复步骤2和步骤3，分别获得N＝2,...,10的ratio_N，选出使得20log₁₀(ratio_N)取最小值的N值，将其设为k′，即

接着，在N＝2,...,k′的范围内，选出满足以下条件的N的最小取值：